ES2920885T3 - Aparato y procedimiento para reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico - Google Patents

Abstract

Aparato para la referencia y el posicionamiento posterior de los ejes de una máquina de control numérica, que comprende: - Actuadores de movimiento significa (13), conectados en funcionamiento a los medios motoras para mover una mesa de trabajo de la máquina de dicho aparato; - Una unidad de control (14), - una unidad de entrada/salida (15), conectada operativamente a dicha unidad de control (14) para la definición de al menos un eje de trabajo, donde dicho aparato comprende al menos un sensor de conmutación (12), Ya sea de tipo inductivo o capacitivo, al menos una barra de conmutación (10) para la definición de al menos un punto de conmutación (11) identificado en dicho al menos una mesa de trabajo por medio de dicho al menos un sensor de conmutación (12), dicen sensores de conmutación (12) y los puntos de conmutación (11) que son fijos o móviles, dijo que al menos una barra de conmutación (10) que comprende un área de detección para dicho al menos un sensor de conmutación (12), dicho área se comparte en un primer (18), respectivamente Una segunda (17) sección de detección y una pluralidad de áreas de protección y fijación (16), y una carcasa de sensores (20) para la inserción, protección y deslizamiento de uno o más sensores de conmutación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato y procedimiento para reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico

La presente invención se refiere a un aparato para la reposición y posicionamiento de los ejes de una máquina de control numérico computarizado (CNC, Computer Numeric Control).

Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para la reposición y el posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de CNC por medio de dicho aparato.

Específicamente, en la medida aplicable por la presente, con las máquinas de control numérico se pretenden centros de trabajo, fresas, tornos, robots y, más generalmente, máquinas caracterizadas por el control automático y movimientos de al menos uno de sus componentes por medio de un sistema de computadora.

Con el término “reposición” se hace referencia, generalmente, a una operación que consiste en el restablecimiento de la posición de los ejes de la máquina de control numérico y su establecimiento en una posición definida como “punto cero”, y en la definición de un sistema de referencia absoluto que permite detectar la posición, velocidad y aceleración en cada punto de los ejes y herramientas correspondientes dentro del espacio de trabajo.

Más en particular, dicha operación para el restablecimiento de la posición del eje (conocida como “reposición”), por medio de la cual se define el punto de conmutación, siempre se refiere a un posicionamiento relativo, hasta que dicha operación no se termine.

Después de eso, cuando dicho punto de conmutación se define por medio de dicha operación de “reposición” anterior, cada posicionamiento de eje subsecuente se vuelve absoluto y utiliza sistemas de medición incremental para proporcionar control de movimiento.

En cualquier caso, no es necesario utilizar sistemas de medición absoluta.

Está claro que la precisión y repetitividad de dicho procedimiento de reposición son aspectos primarios para llevar a cabo mediciones y escaneos con alta precisión, particularmente útiles en el caso de bloqueo del sistema debido a una falla de la energía eléctrica o siempre que se necesite repetir o reiniciar operaciones interrumpidas, para guardarlas en un dispositivo electrónico (USB, HD,...), para mostrarlas en cualquier dispositivo de video (TABLET, TELÉFONO INTELIGENTE,...), para controlarlas por medio de periféricos (TECLADOS, RATÓ N,.), compartirlas (red, w e b ,.), modificarlas (software CAD-CAM) y reproducirlas en el mismo espacio de trabajo o en otros sin la necesidad de encontrar manualmente la posición de inicio del dispositivo.

Una configuración precisa y confiable de reposición aplicada en cada eje también es útil para detectar cualquier anomalía de hardware eventual del sistema.

De acuerdo con la técnica anterior, dicha reposición y posicionamiento subsecuente de eje y operaciones de posicionamiento de herramientas correspondientes en una máquina de control numérico se logran principalmente por medio de sensores mecánicos que trabajan con base en el punto del eje de posición final, utilizado como sistema de referencia.

En esta dirección, el documento n.° US 4225928 A describe un aparato para el posicionamiento de los ejes de una máquina de CNC por medio de un sensor tipo mecánico.

Sin embargo, debido a los claros límites estructurales de dicho aparato, se observa que las operaciones de posicionamiento de eje, por medio de un sensor mecánico, llevan necesariamente a un error de posición considerablemente elevado, de tal manera que es necesario el uso de un segundo sensor para corregir dicho error de posición.

Esto en mente, está claro que dicho aparato conocido tiene, necesariamente, una estructura esencialmente compleja y de mantenimiento no simple.

Por otra parte, para las características estructurales mencionadas anteriormente de dicho aparato conocido, esencialmente se requiere un largo tiempo para las operaciones de posicionamiento de ejes, y no siempre es posible obtener una precisión y nivel de repetitividad significativos.

Los aparatos para el procedimiento de restablecimiento y posicionamiento de los ejes de una máquina de control numérico también son conocidos de la siguiente Literatura de Patente:

- US6076953A intitulada “Digitizing Probe”, (Sonda de Digitalización) presentada el 10 de octubre de 1995, - GB2411475B intitulada “Position Detecting System”, (Sistema de Detección de Posición) presentada el 24 de febrero de 2004,

- EP2647477A1 intitulada “Device for error correction for CNC machines", (Dispositivo para Corrección de Error para Máquinas de CNC) presentada el 5 de abril de 2012.

Inconvenientes adicionales de dichos aparatos consisten en el hecho de que los sensores de fin de avance mecánico están expuestos a un deterioro esencialmente rápido debido al desgaste de los componentes y de los materiales de construcción utilizados.

Por otra parte, los sensores utilizados en dichos aparatos conocidos para controlar el mecanizado y para el posicionamiento de ejes y herramientas correspondientes y, más generalmente, de las partes móviles de los aparatos, están expuestos a esfuerzos considerables, desgaste rápido y suciedad, por ejemplo, determinados por residuos de mecanizado o refrigerantes de lubricación.

La presente invención, a partir de la notición de los inconvenientes anteriormente citados, pretende proporcionar una solución.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato para la reposición y posicionamiento subsecuente de ejes de una máquina de control numérico (CNC) que permita la obtención de una precisión de alto nivel, con tiempo esencialmente corto.

También es un objetivo de la presente invención proporcionar un aparato como se indica que permita alcanzar un nivel de repetitividad significativo de dicha operación.

También es un objetivo de la presente invención proporcionar un aparato como se especifica, capaz de proporcionar una protección adecuada para el sensor contra el ruido electromagnético, vibraciones, choques, polvo, suciedad, residuos de mecanizado y humedad, para preservar la funcionalidad y operación de la máquina.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato como se menciona, que permita prevenir sustancialmente a los espacios de trabajo de la carga requerida por los sensores mecánicos.

La solicitud de patente US4225928 divulga un sistema para posicionar automáticamente un carro en el punto de referencia de una máquina usando un sistema de control numérico. El sistema divulgado depende del uso de una combinación de sensores, incluyendo un microconmutador y un Inductosyn, respectivamente, utilizados para el posicionamiento aproximado y el subsecuente posicionamiento calibrado. Dicho de otra forma, en el sistema de acuerdo con el documento US4225928, el microconmutador mecánico opera un primer posicionamiento aproximado, que tiene necesariamente un error de posicionamiento elevado que requiere la intervención de un segundo sensor, para así obtener el posicionamiento calibrado necesario para que el sistema trabaje.

Así mismo, en la técnica anterior existen fichas técnicas que describen sensores que dependen del uso de sistemas magnéticos para los fines de posicionamiento: por ejemplo, véase la ficha técnica de Reinshaw “LM13 linear magnetic encoder system", del 5 de mayo de 2011, páginas 1-8. En este documento, se divulga un sistema codificador lineal magnético con énfasis específico en el hecho de que está “diseñado para servicios extremos" y es “muy resistente a los golpes, vibraciones y presión". Este tipo de codificador no se aplica para la reposición y posicionamiento de los ejes de una máquina de control numérico informático.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato como se dice, que tenga un nivel de flexibilidad alto, permitiendo así lograr, dentro de la misma máquina, la fácil detección de desplazamientos, el desempeño de operación de conteo y similares.

Por otra parte, es un objetivo de la presente invención proporcionar un aparato como se especifica, que tenga una estructura esencialmente simple, de fácil mantenimiento y costos relativamente reducidos.

Así mismo, es un objetivo de la presente invención proporcionar adicionalmente un procedimiento para la reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico por medio del aparato mencionado anteriormente.

En vista de estos objetivos, la presente invención proporciona un aparato y procedimiento para la reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico, la característica esencial de la cual forma el tema de la reivindicación 1.

Características convenientes adicionales de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes de la 2 a la 15.

La reivindicación independiente 16 se refiere a un procedimiento para la reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico por medio del aparato mencionado anteriormente.

Las reivindicaciones mencionadas se pretenden como incorporadas completamente en este documento.

La presente invención se hará más aparente a partir de la descripción detallada de más adelante con referencia a los dibujos de acompañamiento, proporcionados puramente a modo de ejemplo no limitativo, en donde:

- La Figura 1 muestra una primera modalidad preferida del aparato para la reposición y posicionamiento subsecuente de ejes de una máquina de control numérico;

- la Figura muestra una vista en sección isométrica de una modalidad de la barra de conmutación (2a) y los detalles de construcción de la barra de conmutación (2b) del aparato de la Figura 1;

- la Figura 3 muestra el detalle de una modalidad adicional de la barra de conmutación;

- la Figura 4 muestra una modalidad preferida del alojamiento de sensor en vista isométrica (4a), en sección frontal (4b) y en sección transversal (4c);

- la Figura 5 muestra una vista esquemática de los elementos involucrados en el procedimiento para la reposición y posicionamiento subsecuente de ejes de trabajo;

- las Figura 6a y 6b muestran esquemáticamente modalidades respectivas del procedimiento de reposición y posicionamiento subsecuente del eje X de la máquina de control numérico, mediante el uso del aparato descrito en la presente invención.

Con referencia a las figuras mencionadas anteriormente, en lo sucesivo se proporciona la descripción de una primera, respectivamente una segunda, modalidad del aparato para la reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico, de acuerdo con la presente invención.

Dicho aparato comprende, de acuerdo con la técnica anterior:

- medios de accionador de movimiento 13, conectados operativamente a medios de motor para mover la mesa de trabajo de dicho aparato,

- una unidad de control 14,

- una unidad de entrada/salida 15, conectada operativamente a dicha unidad de control 14 para la definición de al menos un eje de trabajo.

Convenientemente, de acuerdo con la presente invención, dicho aparato comprende al menos un sensor de conmutación 12, 21, 22, ya sea de tipo inductivo o capacitivo, al menos una barra de conmutación 10, 30 para la definición de al menos un punto de conmutación 11, 34 identificado en dicha al menos una mesa de trabajo por medio de dicho al menos un sensor de conmutación 12, 21, 22, dichos sensores de conmutación 12, 21, 22 y puntos de conmutación 11, 34 siendo fijos o móviles, dicha al menos una barra de conmutación 10, 30 comprende un área de detección para dicho al menos un sensor de conmutación 12, 21, 22, dicha área estando compartida en una primera 18, 31, respectivamente una segunda 17, 32 sección de detección, y una pluralidad de áreas de protección y fijación 16, y un alojamiento de sensor 20 para la inserción, protección y deslizamiento de uno o más sensores de conmutación.

De esta forma, por medio de una alta frecuencia de conmutación de la señal emitida por dicho al menos un sensor 12, 21, 22 para al menos un eje, y para el alto nivel de confiabilidad de dicho al menos un sensor 12, 21, 22, que opera sin contacto y en un entorno esencialmente inmune al ruido electromagnético, vibraciones, impactos, polvo, suciedad, residuos de mecanizado y humedad, la reposición y posicionamiento de dicho al menos un eje se hace con alto nivel de precisión y repetitividad.

Convenientemente, en la modalidad que se ilustra (Figuras 2a y 2b), dicha barra de conmutación 10 tiene una ranura que define dicha segunda sección de detección 17.

También se observará que el uso de dicho al menos un sensor de conmutación 12, 21, 22, ya sea inductivo o capacitivo, permite reducir de manera sensible el espacio general dentro de los espacios de trabajo, permitiendo así llevar a cabo las operaciones de definición de fin de avance por medios de software, iniciando desde un punto conocido identificado por la conmutación de señal de dicho al menos un sensor de proximidad, solucionando los inconvenientes la técnica anterior.

De acuerdo con la presente invención, de esta manera se resuelven los inconvenientes de la técnica anterior.

De acuerdo con la presente invención, es posible utilizar cualquier tipo de sensor de proximidad del tipo inductivo o capacitivo.

Preferiblemente, dicho al menos un sensor 12, 21,22, inductivo o capacitivo, es un sensor tipo NC (es decir, un sensor capaz de emitir continuamente una señal, e interrumpir la misma si está posicionado a una distancia mínima desde un objeto metálico) o uno tipo NO (es decir, un sensor que emite señal si está posicionado a una distancia mínima desde un objeto metálico e interrumpe la misma si se aleja); dichos sensores se utilizan en el aparato reivindicado en diferentes formas, tamaños, materiales dependiendo de las necesidades de la aplicación industrial y las características del entorno de trabajo.

Dependiendo del tipo de sensor escogido, es posible modificar la orientación, intensidad, frecuencia, carga y precisión de superficie de detección.

Dicho al menos un punto de conmutación 11, 34 es un punto conocido individualizado en dichos ejes, y representa el punto donde dicho al menos un sensor de conmutación 12, 21, 22 cambia su estatus, permitiendo de esta manera detectar la coordenada del punto y establecerla como una referencia para dicho eje.

Ahora se hace referencia a las Figuras 2a y 2b, que respectivamente muestran una vista en sección isométrica (Figura 2a) de dicha primera modalidad preferida de la barra de conmutación y adicionalmente los detalles de construcción (Figura 2b) de la barra de conmutación 10.

Convenientemente, en dicha modalidad que se ilustra (también se hace referencia a la Figura 1), la barra de conmutación 10 está hecha en material ferromagnético, que comprende dichas áreas de protección y fijación 16 y dicha primera 18 y respectivamente segunda 17 secciones de detección.

En este caso, el punto de conmutación 11 está definido en el punto en el cual dicho al menos un sensor de conmutación 12 cambia su estatus.

El punto de conmutación 11 corresponde al punto de conexión entre secciones 17 y 18.

Por otra parte, por medio del uso de sensores de proximidad inductivos o capacitivos que son capaces de cerrar un circuito cuando se llevan lo suficientemente cerca de una superficie ferromagnética o a un material que tiene propiedades dieléctricas, capaces de proporcionar una señal medible, se define un punto de referencia absoluto para cada eje, que siempre permite conocer con precisión la posición de los ejes, y entonces de la mesa de trabajo, en espacio.

En una variante (no ilustrada), dicha al menos una barra de conmutación está hecha de un material dieléctrico, y comprende dichas áreas de protección y fijación y dichas primera, respectivamente segunda, secciones de detección.

Como un ejemplo, dicho material dieléctrico puede ser un material polimérico, madera, papel, vidrio o cualquier otro tipo de material detectable por medio de un sensor capacitivo.

Ventajosamente, dicha barra de conmutación puede estar hecha de material dieléctrico flexible (por ejemplo, un material polimérico flexible).

Ventajosamente, de acuerdo con la invención, dichas primera 18, y respectivamente segunda 17, secciones de detección pueden estar hechas de diferentes materiales, de acuerdo con lo que se necesite.

Convenientemente, de acuerdo con una modalidad no ilustrada, dicho punto de conmutación se puede mover de manera adecuada, sin la necesidad de reemplazar la barra de conmutación.

En una modalidad (no ilustrada) del aparato de acuerdo con la invención, dicha barra de conmutación tiene esencialmente una forma circular.

Por otra parte, en una modalidad adicional (no ilustrada) de la presente invención, la barra de conmutación comprende una pluralidad de capas hechas en diferentes materiales, seleccionados de acuerdo con la conveniencia.

Se observará que la presencia de una estructura multicapa permite el uso contemporáneo de una pluralidad de sensores de proximidad inductivos.

Convenientemente, de acuerdo con la presente modalidad de la invención, dichas secciones 17 y 18 son adyacentes, tienen diferentes alturas y tienen su superficie perpendicular al eje de detección de dicho al menos un sensor 12 montado en una forma perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor 12.

En la presente modalidad de la invención:

- la superficie de dicha primera sección 18, perpendicular al eje de detección de dicho al menos un sensor 12, tiene una distancia desde dicho al menos un sensor 12 menor que la distancia de detección máxima de dicho al menos un sensor 12;

- la diferencia en nivel entre la superficie de las secciones 17, perpendicular al eje de detección de dicho al menos un sensor 12, y la superficie de la sección 18 perpendicular al eje de detección de dicho al menos un sensor 12, es preferiblemente de al menos 5 mm.

La distancia entre la superficie de la sección 17, perpendicular al eje de detección de dicho al menos un sensor 12, y dicho al menos un sensor de conmutación es de al menos 7 mm.

Por otro lado, se observa que dicha superficie de la sección 18, perpendicular al eje de detección de dicho al menos un sensor 12, se detecta, mientras la superficie de la sección 17, más distante con respecto a dicho al menos un sensor 12, no se detecta.

Obviamente se entiende que las distancias y tamaños mencionados anteriormente, indicados con referencia a esta modalidad, se deben considerar puramente como un ejemplo y por lo tanto no restrictivos, ya que se pueden utilizar convenientemente diferentes parámetros dependiendo del tipo de sensor de conmutación utilizado y sus características de construcción.

Como se indicó previamente, dicha barra de conmutación 10 comprende dichas áreas de protección y fijación 16, con la función de proteger de la suciedad a dicho al menos un sensor de conmutación 12.

Dichas áreas de protección y fijación 16 no se detectan por dicho al menos un sensor 12.

Dichas áreas de protección también se utilizan con el fin de simplificar la instalación de la misma barra de conmutación 10, además de para fijar una tapa protectora 19.

Dicha tapa protectora 19 es fácilmente removible y, además de la función de protección de la suciedad y los agentes externos, permite el desempeño de operaciones de mantenimiento rápidas del aparato, sin la necesidad de llevar a cabo la recalibración de paralelismo.

Preferiblemente, dicha barra de conmutación 10 se fija con respecto a la mesa de trabajo por medio de ranuras proporcionadas en mesas transversales, sin la necesidad de ninguna modificación estructural de la máquina.

En esta modalidad, dicha barra de conmutación 10 tiene una longitud mínima igual a la longitud de avance del eje; por razones estéticas y por conveniencia de ensamble, dicha barra está hecha preferiblemente con la misma longitud L del eje en el cual está montada.

Por ejemplo, la longitud de la barra de conmutación 10 es igual a la longitud de avance de eje y el material es aluminio ANTICORODAL (6060 T6).

Esto permite alcanzar el efecto técnico conveniente de acuerdo con el cual se lleva a cabo el cálculo de la “posición cero” de la máquina en completa autonomía, si es necesario.

La Figura 3 muestra una segunda modalidad de la invención en la cual la barra de conmutación 30 no tiene ranura y, al mismo tiempo, se caracteriza por una pluralidad de materiales que tienen diferentes características ferromagnéticas, dichos materiales posiblemente presentes en una forma de multicapa.

Las características estructurales adicionales de dicha segunda modalidad de la invención, en común con dicha primera modalidad, a la cual se hace referencia, no se describen adicionalmente aquí.

Más en particular, de acuerdo con la presente modalidad, dicha barra de conmutación 30 está hecha de múltiples materiales, cada uno con sus propias características ferromagnéticas, dicha barra de conmutación comprende una primera sección de material 31, una segunda sección de material 32, una superficie de contacto 33, un punto de conmutación 34, una sección de material protector y de soporte 35, el espesor de las secciones 31 y 32 estando comprendido entre 1 y 10 mm.

En la barra de conmutación 30, la conmutación de dicho al menos un sensor de conmutación 36 ocurre en el punto de conmutación 34, obtenido por el contacto de la sección de material 31 con la sección de material 32, a través de la superficie de contacto 33 y dichos materiales, que tienen diferentes características ferromagnéticas.

El espesor de las secciones 31 y 32 está comprendido preferiblemente entre 1 mm y 10 mm, dependiendo del entorno de uso y del tipo de materiales.

El tipo de sensor de conmutación 36 tiene influencia en la elección de dichos materiales anteriores, la cantidad y el espesor de los mismos.

En una modalidad de la barra de conmutación 30, dicho al menos un sensor de conmutación 36 es preferiblemente un sensor de proximidad inductivo.

La barra de conmutación 30 se caracteriza por una sección adicional 35 que tiene la función de soportar las secciones 31 y 32 y, además, la función de proteger dicho al menos un sensor de conmutación 36.

El material de la sección 35 puede ser el mismo que uno de los materiales de las secciones 31 o 32, o puede ser diferente de ambos.

Las Figuras 4a, 4b y 4c muestran una modalidad preferida del alojamiento de sensor 20 del aparato de acuerdo con la invención.

Dicho alojamiento de sensor 20 puede contener uno o más sensores de conmutación y, además, puede estar presente una pluralidad de alojamientos de sensor 20 en el aparato de acuerdo con la invención.

En la modalidad que se ilustra en las Figuras 4a a 4c mencionadas anteriormente, dicho alojamiento de sensor 20 comprende dos sensores inductivos 21, 22, el sensor 21 opera a lo largo del eje de trabajo Y y el sensor 22 opera a lo largo del eje X.

En dicha modalidad, el sensor 22 está fijo y conmuta en una barra de conmutación 10 en movimiento mientras el sensor 21 es móvil y conmuta en un punto de conmutación fijo.

En una variante, el sensor 22 es móvil y conmuta en un punto de conmutación fijo, mientras el sensor 21 está fijo y conmuta en una barra de conmutación 10 en movimiento.

Lo descrito encuentra aplicación, en particular y convenientemente, con referencia a los centros de trabajo de control numérico proporcionados con las mesas transversales X-Y.

Los sensores 21 y 22 se insertan en agujeros específicos 23 obtenidos en el alojamiento de sensor 20, dichos agujeros con rosca; la posición del sensor se ajusta hacia arriba y hacia abajo por medio de un movimiento rotativo, atornillando o destornillando.

Este ajuste permite subir y bajar la altura del sensor con respecto al punto de conmutación.

Dicho alojamiento de sensor 20 además comprende los elementos de cableado 24 y 25 que conectan los sensores a la unidad de control 14 y la unidad de entrada/salida 15.

El alojamiento de sensor 20 se fija con respecto a la mesa de trabajo por medio de los puntos de montaje 26.

En particular, la sección transversal en la Figura 4c muestra un detalle del alojamiento de sensor 20, que contiene los sensores de conmutación 21,22, y los elementos de cableado 24 y 25.

Por encima de dicho alojamiento de sensor 20 se coloca dicha barra de conmutación 10, protegida por la tapa de protección 36.

El alojamiento de sensor 20 comprende una primera porción 28 y se desliza dentro de una segunda porción 27, siendo el espesor de dicha segunda porción 27 mayor que dicha primera porción 28 (ver la Figura 4c).

Dicha modalidad preferida permite el deslizamiento del sensor inductivo 22, comprendido en el alojamiento de sensor 20 y que comprende dicha primera porción 28 (Figura 4c), en una dirección paralela con respecto a las secciones de detección 17 y 18.

El alojamiento de sensor 20 protege los sensores de conmutación de la suciedad, simplifica el ensamble de los sensores y reduce el espacio en la máquina de control numérico.

En una modalidad de dicho alojamiento de sensor, los extremos del sensor 21 y 22 que permanecen expuestos y que llevan a cabo las mediciones están protegidos por materiales no ferromagnéticos.

Ventajosamente, dicho alojamiento de sensor 20 está provisto con los elementos de cableado 24 y 25 y los medios de atornillado 23 para ajustar la posición de cada sensor 21 y 22; por lo tanto, el sensor de conmutación 22 inductivo se ajusta por medio de atornillado o destornillado, a una distancia de la superficie 18 menor que 5 mm, preferiblemente menor o igual que 3 mm de dicha superficie.

En otra modalidad de la presente invención (no ilustrada) dicho alojamiento de sensor, respectivamente dicho al menos un sensor de conmutación, comprende medios de recepción/transmisión en modo inalámbrico, para la interacción operacional con dicha unidad de control, respectivamente dicha unidad de entrada/salida.

En particular, esto permite superar los inconvenientes relacionados con la presencia de cables o diferentes conexiones físicas.

En una modalidad adicional de la presente invención (no ilustrada), dicha unidad de control, respectivamente dicha unidad de control de entrada/salida, puede estar comprendida en dicho alojamiento de sensor.

La Figura 5 muestra una representación esquemática de los elementos involucrados en los procedimientos de reposición y posicionamiento de un eje.

Con referencia a la figura antes mencionada, los siguientes elementos comprendidos en el aparato para el posicionamiento de los ejes de una máquina de control numérico se definen, de acuerdo con la invención:

- 100: espacio de trabajo motorizado de la mesa de trabajo;

- 200: unidad de control;

- 300: unidad de entrada/salida;

- 101: sensor inductivo o punto de conmutación, en movimiento;

- 102: sensor inductivo o punto de conmutación, fijo;

- 104: fin de avance izquierdo definido por la unidad de entrada/salida;

- 105: fin de avance derecho definido por la unidad de entrada/salida;

- 106: fin de avance izquierdo definido por hardware;

- 107: fin de avance derecho definido por hardware;

- 108: límite izquierdo físico para el movimiento de la mesa de trabajo 130;

- 109: límite derecho físico para el movimiento de la mesa de trabajo 130;

- 110: límite lateral izquierdo de la zona de seguridad de la máquina;

- 111: límite lateral derecho de la zona de seguridad de la máquina;

- Área 1: área donde es posible el posicionamiento del punto 101;

- Área 2: área donde es posible el posicionamiento del punto 102;

- Área 3: área que delimita los puntos que están dentro de los límites de movimiento de la mesa de trabajo 130 en movimiento, delimitada por los puntos 108 y 109;

- Área 4: área que comprende los puntos de seguridad externos del área de movimiento de la mesa de trabajo 130, respectivamente delimitada por los puntos 108, 110, 109 y 111;

- 120: desplazamiento de la mesa de trabajo motorizada, que se visualiza por medio de la unidad de entrada/salida; - 130: longitud de la mesa de trabajo;

- 140: valor de posición del punto 102, conocido a priori;

- 150: posición del fin de avance derecho con respecto al punto 102. El valor de posición se define por medio de la unidad de entrada/salida;

- 160: posición del fin de avance izquierdo con respecto al punto 102. La posición se define por medio de la unidad de entrada/salida;

- 170: espacio entre el Área 1 y el Área 2 que tiene una dimensión que es menor que 10 mm, preferiblemente con una invención comprendida entre 2 y 3 mm, dependiendo de las capacidades de detección del sensor inductivo utilizado.

El punto X (“restablecimiento” o “reposición”) o X(Z) se define como el punto de restablecimiento del eje, al momento de conmutación de la señal inductiva.

Ventajosamente, dicha unidad de control 14 comprende:

- un accionamiento de motor,

- un tablero de control de motor, por medio de señales de tren de impulsos y señales análogas,

- tableros de FPGA.

En particular, dicha unidad de control recibe datos de todos los sensores de conmutación, lleva a cabo un procesamiento de datos si es necesario, y transfiere datos a la unidad de entrada/salida 15.

Dichos accionadores de movimiento 13 comprenden motores para mover la mesa de trabajo, por ejemplo motores paso a paso/sin escobillas/DC/AC.

La unidad de entrada/salida 15 comprende un “sistema de control de movimiento” basado en computadora que maneja hasta nueve ejes interpolados unívocamente que definen las leyes del movimiento.

Dicho sistema de computadora es compatible con el código ISO y permite llevar a cabo simulaciones y operaciones en tiempo real, con el fin de controlar parámetros de motor, incluyendo:

- frecuencia apropiada de la señal,

- velocidad trapezoidal y perfiles de aceleración,

- calibración de movimiento de eje,

- compensación de error de retroceso.

La unidad de entrada/salida 15 monitorea las retroalimentaciones y señales de error de los medios de accionadores de movimiento 13.

Convenientemente, el aparato descrito anteriormente comprende el uso de barras de conmutación de la señal emitida por los sensores de proximidad que tienen diferentes formas y dimensiones dependiendo del procedimiento de reposición aplicado, el tipo de sensores, el posicionamiento y control de la mesa de trabajo/herramientas.

Después de haber llevado a cabo el procedimiento de “reposición”, es posible proceder, a través de un movimiento preciso y controlado de un cuerpo en el espacio y generación de superficies detectables adicionales, por ejemplo mediante una pulverización de una pintura, a escanear y detectar, con sensores de proximidad inductivos o capacitivos similares, la presencia de objetos en ausencia de contacto y radiaciones.

Procedimiento para la reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico por medio del aparato descrito

En lo sucesivo se describe una modalidad de un procedimiento para la reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico por medio del aparato descrito (Figura 6a y Figura 6b).

Dicho procedimiento comprende los siguientes pasos:

- detectar la presencia/ausencia de contacto entre dicho al menos un sensor 22 y la superficie de la sección 18 de la barra de conmutación 10, perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor 22, - mover rápidamente la mesa de trabajo hasta perder/encontrar nuevamente el contacto de dicho al menos un sensor 22 con la superficie de la sección 18, perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor 22,

- mover lentamente la mesa de trabajo en una dirección opuesta a la previa hasta encontrar nuevamente/perder el contacto de dicho al menos un sensor 22 con la superficie de la sección 18, perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor 22,

- mover lentamente la mesa de trabajo en una dirección opuesta a la previa hasta perder/encontrar nuevamente el contacto de dicho al menos un sensor 22 con la superficie de la sección 18, perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor 22,

- guardar las coordenadas del punto de conmutación 11,

- establecer el fin de avance izquierdo y el fin de avance derecho de dicha mesa de trabajo dependiendo del punto de conmutación 11 detectado,

- posicionar dicha mesa de trabajo en un área de trabajo predefinida.

Se observará que el paso de posicionamiento antes de la reposición se puede minimizar por una elección apropiada del punto de conmutación.

Por otra parte, iniciando desde la reposición, la posibilidad de definir por medio de software el fin de avance izquierdo y derecho de cada eje individual, permite realizar el posicionamiento absoluto dentro de áreas de trabajo ajustables, de acuerdo con la conveniencia, sin hacer ninguna modificación de hardware a los aparatos.

En una modalidad preferida de la invención, dicho procedimiento de reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico, está provisto que dicho desplazamiento X(Z) sea detectado por medio de la conmutación de la señal inductiva del sensor inductivo 102, caracterizada por un cambio de campo magnético.

La señal del sensor inductivo 102 - una variación muy rápida de corriente inducida en el sensor - se transmite a la unidad de control 200, conectada a través de un cable al sensor.

La unidad de control envía la información a la unidad de entrada/salida 300 que muestra en pantalla de vídeo, en tiempo real, el valor de adquisición y variación de la señal.

Cuando ocurre la conmutación, el punto de reposición es X (Z) = 101 = 102.

La posición del punto de reposición dentro del área segura de la máquina depende de varios factores; como un ejemplo, aunque no exhaustivo, se enlistan aquí algunos de dichos factores:

- la geometría de la máquina, concebida como carga, facilidad de ensamble, diseño, seguridad y cableado;

- las cargas internas y externas con referencia al área de movimiento de los ejes de la máquina. En una modalidad del sistema de posicionamiento, se utiliza una extensión para mover dichas cargas del Área 3 al Área 4;

- optimización de tiempo de ambas operaciones de mecanizado de reposición y posicionamiento. El tiempo general se reduce con la introducción de barras de conmutación. Por otra parte, se puede reducir el tiempo general al posicionar el punto cero de la máquina en el punto donde ocurre el número más grande de operaciones de mecanizado, de acuerdo con la distribución de probabilidad del eje considerado;

- necesidad de evitar colisiones. En algunos ejes, la elección del punto de conmutación afecta significativamente la seguridad. En una modalidad particular de la invención, la reposición del eje Z se hace moviendo hacia arriba, para evitar colisiones potenciales con objetos montados en la mesa de trabajo, y el tamaño de la cual puede ser desconocido. En esta modalidad, no se proporciona una barra de conmutación, debido a los problemas de seguridad potenciales generados por la inversión de movimiento que ocurre durante los pasos de investigación del punto de conmutación.

En una modalidad preferida, el procedimiento de reposición ocurre iniciando desde el eje Z. Dicho procedimiento, de acuerdo con la presente invención, permite definir con gran precisión, y mostrar en pantalla de vídeo, el área de trabajo de cada máquina de control numérico - 1D, 2D o 3D - permitiendo a través de varias configuraciones establecer las “posiciones cero” de la máquina, por medio de las cuales se definen los finales de avance por medios de software, un espacio 3D donde interpolar la posición, velocidad y par de torsión de cada eje, incluyendo la velocidad de rotación de los cilindros.

En una modalidad del procedimiento de reposición, el punto en el cual el sensor conmuta su estatus está ubicado a la mitad del avance de eje, así que proporcionando dicho accionamiento, se reduce a la mitad del tiempo de reposición. La presente invención se ha descrito para propósitos ilustrativos, pero no limitativos, pero se debe pretender que se hagan variaciones y/o modificaciones por aquellos experimentados en el campo, esto sin salir del campo relativo de protección, como se define por las reivindicaciones adjuntas a la presente.

Como es evidente a la luz de lo antes mencionado, dicho aparato para la reposición y posicionamiento subsecuente de ejes de una máquina de control numérico (CNC) permite la obtención de una precisión de alto nivel, con tiempo esencialmente corto.

Además, dicho aparato como se indica permite alcanzar un nivel de repetitividad significativo de dicha operación. En adición, dicho aparato como se especifica, es capaz de proporcionar una protección adecuada para el sensor contra el ruido electromagnético, vibraciones, choques, polvo, suciedad, residuos de mecanizado y humedad, para así preservar la funcionalidad y operación de la máquina.

Por otra parte, dicho aparato como se menciona, permite prevenir sustancialmente a los espacios de trabajo de la carga requerida por los sensores mecánicos.

Además, dicho aparato como se dice, tiene un nivel de flexibilidad alto, permitiendo así lograr, dentro de la misma máquina, la fácil detección de desplazamientos, el desempeño de operación de conteo y similares.

Por otra parte, dicho aparato como se especifica, tiene una estructura esencialmente simple, de fácil mantenimiento y costos relativamente reducidos.

Por otra parte, la presente invención además proporciona un procedimiento para la reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico por medio del aparato mencionado anteriormente. Como está claro a partir de lo anterior, la presente invención permite que se logren los objetivos establecidos en la introducción de una manera simple y efectiva.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Aparato para la reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico, que comprende:

- medios de accionador de movimiento (13), conectados operativamente a medios de motor para mover una mesa de trabajo de máquina de dicho aparato;

- una unidad de control (14),

- una unidad de entrada/salida (15), conectada operativamente a dicha unidad de control (14) para la definición de al menos un eje de trabajo,

comprendiendo dicho aparato al menos un sensor de conmutación (12, 21, 22), ya sea de tipo inductivo o capacitivo, al menos una barra de conmutación (10, 30) para la definición de al menos un punto de conmutación (11, 34) identificado en dicha al menos una mesa de trabajo por medio de dicho al menos un sensor de conmutación (12, 21, 22), siendo fijos o móviles dichos sensores de conmutación (12, 21, 22) y puntos de conmutación (11, 34), comprendiendo dicha al menos una barra de conmutación (10, 30) un área de detección para dicho al menos un sensor de conmutación (12, 21, 22), estando dicha área compartida en una primera (18, 31), respectivamente una segunda sección de detección (17, 32), y una pluralidad de áreas de protección y fijación (16), y un alojamiento de sensor (20) para la inserción, protección y deslizamiento de uno o más sensores de conmutación,

en donde dicho al menos un sensor (12, 21, 22) para al menos un eje emite una señal operando sin contacto para la reposición y posicionamiento subsecuente de dicho al menos un eje.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado por que dicha barra de conmutación (10) comprende una ranura que define dicha sección de detección (17).

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado por que dicha al menos una barra de conmutación (10) está hecha de material ferromagnético y comprende dichas áreas de protección y fijación (16) y dicha primera (18), respectivamente segunda (17) secciones de detección.

4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado por que dicha al menos una barra de conmutación está hecha de material dieléctrico y comprende dichas áreas de protección y fijación y dicha primera, respectivamente segunda secciones de detección.

5. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha primera (18), respectivamente segunda (17), secciones de detección están hechas de diferentes materiales.

6. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha barra de conmutación tiene una forma esencialmente circular.

7. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha barra de conmutación comprende una pluralidad de capas hechas de diferentes materiales.

8. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que dicha barra de conmutación está hecha de material dieléctrico flexible.

9. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dichas secciones (17) y (18) son adyacentes, tienen alturas diferentes y tienen su superficie relativa, perpendicular al eje de detección de dicho al menos un sensor (12), montada de manera perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor (12).

10. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la distancia entre dicho al menos un sensor de conmutación (12) con respecto a la superficie de dicha primera sección de detección (18), perpendicular al eje de detección de dicho al menos un sensor (12), es menor que la distancia máxima de detección de dicho al menos un sensor (12).

11. Aparato de acuerdo con una o más reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado por que dicha al menos una barra de conmutación (30) está hecha de múltiples materiales, cada material con características ferromagnéticas adecuadas, comprendiendo dicha barra de conmutación una primera sección de material (31), una segunda sección de material (32), una superficie de contacto (33), un punto de conmutación (34), una sección de material protector y de soporte (35), estando comprendido el espesor de las secciones (31) y (32) entre 1 y 10 mm.

12. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha barra de conmutación (10, 30) tiene una longitud mínima igual al avance de la mesa de trabajo en la cual está montada.

13. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho alojamiento de sensor (20) comprende cableado (24) y (25) y medios de atornillado (23) para el ajuste de la posición de cada sensor (21) y (22).

14. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho alojamiento de sensor, dicho al menos un sensor de conmutación, respectivamente, comprende medios de recepción/transmisión inalámbrica, para la interacción operativa con respecto a dicha unidad de control, dicha unidad de entrada/salida respectivamente.

15. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, donde dicha unidad de control (14) comprende:

- un accionamiento de motor,

- un tablero de control de motor, por medio de señales de tren de impulsos y señales análogas,

- tableros de FPGA,

estando dicha unidad de control caracterizada por que recibe datos de todos los sensores de conmutación (12), lleva a cabo el procesamiento de datos si es necesario, y transfiere datos a la unidad de entrada/salida (15).

16. Procedimiento para la reposición y posicionamiento subsecuente de los ejes de una máquina de control numérico por medio del aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende los siguientes pasos:

- detectar la presencia/ausencia de contacto entre dicho al menos un sensor (22) y la superficie de la sección (18) de la barra de conmutación (10), perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor (22), - mover rápidamente la mesa de trabajo hasta perder/encontrar nuevamente contacto de dicho al menos un sensor (22) con la superficie de la sección (18), perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor (22),

- mover lentamente la mesa de trabajo en una dirección opuesta a la previa hasta encontrar nuevamente/perder el contacto de dicho al menos un sensor (22) con la superficie de la sección (18), perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor (22),

- mover lentamente la mesa de trabajo en una dirección opuesta a la previa hasta perder/encontrar nuevamente el contacto de dicho al menos un sensor (22) con la superficie de la sección (18), perpendicular con respecto al eje de detección de dicho al menos un sensor (22),

- guardar las coordenadas del punto de conmutación (11),

- establecer el fin de avance izquierdo y el fin de avance derecho de dicha mesa de trabajo dependiendo del punto de conmutación (11) detectado,

- posicionar dicha mesa de trabajo en un área de trabajo predefinida.