ES2950104T3 - Measurement of characteristic parameters of a finishing tool - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a una máquina para el mecanizado de precisión de piezas dentadas, máquina que comprende un husillo herramienta (30) para montar una herramienta de mecanizado de precisión (31). El husillo de la herramienta se puede hacer girar alrededor de un eje del husillo de la herramienta (B) por medio de un accionamiento del husillo de la herramienta (32). Un dispositivo de control (70) toma al menos una medición de la distancia desde la herramienta de mecanizado de precisión (31) por medio de un sensor de distancia (60) y, en base a dicha(s) medición(es), determina al menos una variable característica de la herramienta de mecanizado de precisión, en particular su diámetro exterior. El sensor de distancia puede funcionar especialmente de forma óptica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The invention relates to a machine for precision machining of toothed parts, a machine comprising a tool spindle (30) for mounting a precision machining tool (31). The tool spindle can be rotated about a tool spindle axis (B) by means of a tool spindle drive (32). A control device (70) takes at least one distance measurement from the precision machining tool (31) by means of a distance sensor (60) and, based on said measurement(s), determines at least one variable characteristic of the precision machining tool, in particular its external diameter. The distance sensor can operate in particular optically. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Medición de parámetros característicos de una herramienta de acabadoMeasurement of characteristic parameters of a finishing tool
Sector de la técnicaTechnical sector
La presente invención se refiere a un dispositivo y un procedimiento para la medición de al menos un parámetro característico de una herramienta de acabado, en particular el diámetro exterior de la herramienta de acabado. The present invention relates to a device and a method for measuring at least one characteristic parameter of a finishing tool, in particular the external diameter of the finishing tool.
Estado de la técnicaState of the art
Durante el acabado duro de una rueda dentada, de forma similar a un engranaje de tornillo sinfín y rueda helicoidal, un tornillo sinfín de rectificado se pone en engrane con la rueda dentada ha de ser mecanizada, o una muela abrasiva perfilada se pone en engrane con la rueda dentada.During hard finishing of a sprocket, similar to a worm gear and worm wheel, a grinding worm is brought into mesh with the sprocket to be machined, or a profiled grinding wheel is brought into mesh with the gear wheel.
Un tornillo sinfín de rectificado es caracterizable geométricamente por una multiplicidad de parámetros característicos. Unos parámetros característicos importantes son, en particular, el diámetro exterior, el ancho del tornillo sinfín de rectificado, el módulo, el paso y el número de espiras. También una muela abrasiva perfilada es caracterizable por diversos parámetros característicos, incluido el diámetro exterior y el ancho de muela.A grinding screw can be geometrically characterized by a multiplicity of characteristic parameters. Important characteristic parameters are, in particular, the outer diameter, the width of the grinding screw, the module, the pitch and the number of turns. Also a profiled grinding wheel can be characterized by various characteristic parameters, including the outer diameter and the wheel width.
A menudo se utilizan herramientas abrasivas que se pueden revestir, en particular herramientas abrasivas a base de corindón. Tales herramientas abrasivas deben ser reavivadas (reperfiladas) de vez en cuando. Esto normalmente se hace directamente en la máquina, por ejemplo, entre dos procesos de mecanizado, por medio de una herramienta de reavivado. La herramienta de rectificado se desgasta como resultado de este proceso de reavivado, pero también como resultado del propio proceso de rectificado. En particular, el diámetro exterior se vuelve cada vez más pequeño. Coatable abrasive tools are often used, particularly corundum-based abrasive tools. Such abrasive tools must be dressed (reprofiled) from time to time. This is usually done directly on the machine, for example, between two machining processes, by means of a dressing tool. The grinding tool wears out as a result of this dressing process, but also as a result of the grinding process itself. In particular, the outer diameter becomes smaller and smaller.
De vez en cuando, la herramienta de rectificado debe ser reemplazada debido al desgaste o porque se debe rectificar otra rueda dentada. Al cambiar de herramienta, generalmente, los parámetros característicos de la herramienta de rectificado son introducidas en el control de máquina manualmente por el operario. En este caso, sin embargo, siempre existe el riesgo de que se almacenen parámetros característicos incorrectos en el control de máquina. El peligro de una entrada incorrecta existe particularmente en el caso del diámetro exterior, porque, como se explicó anteriormente, este puede cambiar en el curso del mecanizado.From time to time, the grinding tool needs to be replaced due to wear or because another sprocket needs to be ground. When changing tools, generally, the characteristic parameters of the grinding tool are entered into the machine control manually by the operator. In this case, however, there is always the risk that incorrect characteristic parameters will be stored in the machine control. The danger of incorrect entry exists particularly in the case of the external diameter, because, as explained above, this can change in the course of machining.
En el documento DE 199 10 747 A1 se da a conocer un procedimiento por contacto mecánico para la detección automática del diámetro exterior con la ayuda de la herramienta de reavivado. Para ello, con la herramienta de rectificado rotando, se reduce continuamente la distancia entre la herramienta de reavivado y la herramienta de rectificado, hasta que la herramienta de reavivado toca la herramienta de rectificado en su contorno exterior. Este contacto es detectado acústicamente.DE 199 10 747 A1 discloses a mechanical contact method for automatically detecting the outer diameter with the aid of the dressing tool. For this purpose, with the grinding tool rotating, the distance between the dressing tool and the grinding tool is continuously reduced until the dressing tool touches the grinding tool on its outer contour. This contact is detected acoustically.
Dado que no es seguro si el diámetro exterior de la herramienta de rectificado se introdujo correctamente al cambiar las herramientas, este procedimiento debe usarse con mucho cuidado para evitar dañar la herramienta de rectificado. Es posible el siguiente procedimiento: En primer lugar, la máquina reduce la distancia entre la herramienta de rectificado y la herramienta de reavivado a alta velocidad hasta una distancia segura con la que no hay riesgo de colisión, incluso en caso de una entrada incorrecta del diámetro exterior. Después, la máquina reduce la distancia entre la herramienta de rectificado y la herramienta de reavivado a una velocidad fuertemente reducida mientras la herramienta de rectificado gira hasta que se detecta un contacto.Since it is not certain whether the outer diameter of the grinding tool was entered correctly when changing tools, this procedure must be used very carefully to avoid damaging the grinding tool. The following procedure is possible: First, the machine reduces the distance between the grinding tool and the dressing tool at high speed to a safe distance with which there is no risk of collision, even in case of incorrect diameter entry abroad. The machine then reduces the distance between the grinding tool and the dressing tool at a greatly reduced speed while the grinding tool rotates until contact is detected.
A continuación, dado el caso, pueden determinarse parámetros característicos adicionales de la herramienta de rectificado. En particular, si la herramienta de rectificado es un tornillo sinfín de rectificado, en un paso siguiente, la herramienta de rectificado puede ser desplazada desde el lateral hacia la herramienta de rectificado hasta que se detecte de nuevo un contacto. De esta manera, puede determinarse la posición de los lados frontales del tornillo sinfín de rectificado. Dado que el tornillo sinfín de rectificado gira, el contacto se produce periódicamente dependiendo de la posición de las espiras del tornillo sinfín de rectificado. De esta manera, se reconoce el número y la posición angular de las espiras. Ahora, el tornillo sinfín de rectificado puede ser desplazado con respecto a la herramienta de reavivado de tal manera que la herramienta de reavivado se sumerja en un primer entredientes, detectado en el paso anterior, del tornillo sinfín de rectificado. Allí, en una primera profundidad de diente pueden ser medidos los dos flancos del entredientes mediante la detección del contacto. El mismo proceso de medición puede realizarse a continuación de nuevo a una segunda profundidad de diente. Esta medición de los flancos de tornillo sinfín de rectificado se puede repetir para cada espira del tornillo sinfín de rectificado. Finalmente, el tornillo sinfín de rectificado se puede mover aún más cerca de la herramienta de reavivado para determinar el diámetro interior.Subsequently, if necessary, additional characteristic parameters of the grinding tool can be determined. In particular, if the grinding tool is a grinding worm, in a next step, the grinding tool can be moved from the side towards the grinding tool until a contact is detected again. In this way, the position of the front sides of the grinding worm can be determined. Since the grinding worm rotates, contact occurs periodically depending on the position of the turns of the grinding worm. In this way, the number and angular position of the turns are recognized. Now, the grinding worm can be moved with respect to the dressing tool in such a way that the dressing tool is immersed in a first gap, detected in the previous step, of the grinding worm. There, at a first tooth depth, the two flanks of the tooth gap can be measured by detecting the contact. The same measurement process can then be carried out again at a second tooth depth. This measurement of the grinding worm flanks can be repeated for each turn of the grinding worm. Finally, the grinding worm can be moved even closer to the dressing tool to determine the inside diameter.
También las muelas abrasivas perfiladas pueden ser medidas con este tipo de procedimientos por contacto. Sin embargo, este tipo de procedimientos por contacto para medir la herramienta de rectificado requieren un tiempo relativamente largo.Also profiled grinding wheels can be measured with this type of contact procedures. However, such contact procedures for measuring the grinding tool require a relatively long time.
Por lo tanto, existe la necesidad de dispositivos y procedimientos que permitan determinar los parámetros característicos de una herramienta de rectificado, en particular su diámetro exterior, de forma fiable, rápida y precisa. Therefore, there is a need for devices and procedures that allow determining the parameters characteristics of a grinding tool, in particular its outer diameter, reliably, quickly and precisely.
El documento DE 100 12647 A1 divulga un procedimiento para posicionar una pieza de trabajo con respecto a una herramienta, en el que se utiliza un láser lineal. El plano del haz del láser lineal es perpendicular al eje de pieza de trabajo. Es desplazado con respecto a la pieza de trabajo hasta que esté en congruencia con uno de los lados frontales de la pieza de trabajo. De esta manera, se determina la posición de los lados frontales de la pieza de trabajo.DE 100 12647 A1 discloses a method for positioning a workpiece relative to a tool, in which a linear laser is used. The beam plane of the linear laser is perpendicular to the workpiece axis. It is displaced with respect to the workpiece until it is congruent with one of the front sides of the workpiece. In this way, the position of the front sides of the workpiece is determined.
El documento EP 2 284 484 A1 divulga un procedimiento en el que se determina una sobremedida en una rueda dentada que ha de ser mecanizada, mediante la medición de un flanco de diente por medio de un láser.Document EP 2 284 484 A1 discloses a procedure in which an oversize is determined on a toothed wheel to be machined, by measuring a tooth flank by means of a laser.
El documento DE 199 01 338 C1 divulga un procedimiento en el que los flancos del tornillo sinfín de rectificado se miden sin contacto mediante una medición de distancia óptica por láser a la velocidad de funcionamiento del tornillo sinfín de rectificado.DE 199 01 338 C1 discloses a method in which the flanks of the grinding worm are measured non-contact by laser optical distance measurement at the operating speed of the grinding worm.
El documento EP 2484491 A1 divulga un procedimiento en el que se mide un tornillo sinfín de rectificado rotatorio utilizando un sensor de distancia láser por medio de triangulación.EP 2484491 A1 discloses a method in which a rotary grinding worm is measured using a laser distance sensor by means of triangulation.
Objeto de la invenciónObject of the invention
La presente invención proporciona una máquina de acabado con la que se pueden determinar uno o varios parámetros característicos de una herramienta de acabado, en particular el diámetro exterior, de manera sencilla y en poco tiempo. La herramienta de acabado puede ser, en particular, una herramienta de rectificado (tornillo sinfín de rectificado o muela abrasiva perfilada).The present invention provides a finishing machine with which one or more characteristic parameters of a finishing tool, in particular the external diameter, can be determined in a simple manner and in a short time. The finishing tool may be, in particular, a grinding tool (grinding worm or profiled grinding wheel).
Una máquina de acabado de este tipo se indica en la reivindicación 1. Más formas de realización se indican en reivindicaciones dependientes.Such a finishing machine is indicated in claim 1. Further embodiments are indicated in dependent claims.
Se indica, por tanto, una máquina de acabado de piezas de trabajo dentadas de acuerdo con la reivindicación 1. A serrated workpiece finishing machine according to claim 1 is therefore indicated.
El sensor de distancia puede ser en particular un sensor de distancia de trabajo que trabaja sin contacto. Preferentemente, el sensor de distancia es un sensor de distancia que trabaja ópticamente y genera un haz de luz de medición. En este caso, el husillo portaherramientas y el sensor de distancia pueden alinearse uno respecto a otro en particular de tal manera que la dirección del haz cruce el eje de husillo portaherramientas para poder determinar de manera fiable el diámetro exterior de la herramienta mediante una medición de distancia. Sin embargo, también es concebible que el sensor de distancia se pueda alinear de tal manera que la dirección del haz discurra paralelamente al eje de husillo portaherramientas. El diámetro exterior de la herramienta se puede detectar entonces, por ejemplo, por que el sensor de distancia determina distancias para una multiplicidad de posiciones radialmente al eje de husillo portaherramientas y se reconoce el diámetro exterior de la herramienta por que la distancia determinada de esta manera cambia bruscamente en la posición radial, que corresponde al diámetro exterior de la herramienta.The distance sensor may in particular be a contactless working distance sensor. Preferably, the distance sensor is a distance sensor that operates optically and generates a measuring light beam. In this case, the tool spindle and the distance sensor can be aligned with respect to each other in particular in such a way that the direction of the beam crosses the axis of the tool spindle so that the outer diameter of the tool can be reliably determined by a measurement of distance. However, it is also conceivable that the distance sensor can be aligned in such a way that the beam direction runs parallel to the tool spindle axis. The outer diameter of the tool can then be detected, for example, because the distance sensor determines distances for a multiplicity of positions radially to the tool spindle axis and the outer diameter of the tool is recognized because the distance determined in this way It changes sharply in the radial position, which corresponds to the outer diameter of the tool.
En otras formas de realización, el sensor de distancia puede ser, por ejemplo, un sensor de distancia que trabaja de forma inductiva. También son concebibles otros tipos de sensores de distancia que trabajan sin contacto. Con este tipo de sensores de distancia de trabajo que trabajan sin contacto, se pueden determinar parámetros característicos de forma muy rápida y fiable.In other embodiments, the distance sensor may be, for example, a distance sensor that works inductively. Other types of contactless distance sensors are also conceivable. With this type of contactless working distance sensors, characteristic parameters can be determined very quickly and reliably.
Alternativamente a un sensor que trabaja sin contacto, también se puede usar un sensor que trabaja con contacto, por ejemplo, un sensor de medición de recorrido con palpación mecánica. Este puede tener una superficie de palpación ancha, por ejemplo, una superficie de palpación con un ancho superior a 5 mm, preferentemente superior a 10 mm o incluso superior a 20 mm a lo largo del eje de husillo portaherramientas, de modo que incluso con el módulo más grande se toca siempre el diámetro exterior. Preferentemente, puede estar realizado de forma amortiguada, de modo que la herramienta de rectificado no se dañe ni siquiera a altas velocidades de palpación.As an alternative to a non-contact sensor, a contact sensor can also be used, for example a displacement measuring sensor with mechanical palpation. This can have a wide probing surface, for example a probing surface with a width of more than 5 mm, preferably more than 10 mm or even more than 20 mm along the tool spindle axis, so that even with the Largest module always touches the outside diameter. Preferably, it can be made in a cushioned manner, so that the grinding tool is not damaged even at high probing speeds.
Por medio del sensor de distancia se determina un parámetro característico de la herramienta de acabado. El parámetro característico es el diámetro exterior. Además, en función del tipo de herramienta de acabado y en función del tipo de sensor de distancia, pueden ser determinados además parámetros característicos adicionales. Si la herramienta de acabado es un tornillo sinfín de rectificado, los parámetros característicos adicionales pueden incluir, por ejemplo, el número, la posición angular y la profundidad de las espiras del tornillo sinfín de rectificado, la posición de los lados frontales del tornillo sinfín de rectificado, el ancho del tornillo sinfín de rectificado, el módulo, el paso, etc. Si la herramienta de acabado es una muela abrasiva perfilada, los parámetros característicos adicionales pueden caracterizar, por ejemplo, la longitud y la forma de los flancos de la muela abrasiva, el ancho de la muela abrasiva, etc.A characteristic parameter of the finishing tool is determined by means of the distance sensor. The characteristic parameter is the outer diameter. Furthermore, depending on the type of finishing tool and depending on the type of distance sensor, additional characteristic parameters can also be determined. If the finishing tool is a grinding worm, additional characteristic parameters may include, for example, the number, angular position and depth of the turns of the grinding worm, the position of the front sides of the grinding worm. grinding, the width of the grinding worm, the module, the pitch, etc. If the finishing tool is a profiled grinding wheel, additional characteristic parameters can characterize, for example, the length and shape of the flanks of the grinding wheel, the width of the grinding wheel, etc.
Para realizar la medición de distancia y determinar parámetros característicos a partir de mediciones de distancia y, dado el caso, cálculos adicionales, el equipo de control presenta al menos un procesador y el software correspondiente para ejecutar en el procesador. El equipo de control no tiene por qué ser necesariamente una sola entidad. Por tanto, la máquina de acabado presenta preferentemente un control CNC. Al menos una parte del equipo de control puede estar dispuesta, por ejemplo, en una carcasa común con el sensor de distancia y/o al menos una parte del equipo de control puede estar configurada separadamente del sensor de distancia en el control CNC de la máquina de acabado. To carry out the distance measurement and determine characteristic parameters from distance measurements and, if necessary, additional calculations, the control device has at least one processor and the corresponding software to run on the processor. The control team does not necessarily have to be a single entity. Therefore, the finishing machine preferably has a CNC control. At least some of the control equipment may be arranged, for example, in a common housing with the distance sensor and/or at least a part of the control equipment may be configured separately from the distance sensor in the CNC control of the finishing machine.
La herramienta de acabado puede ser en particular una herramienta de acabado reavivable. Sin embargo, la máquina de acabado de acuerdo con la invención también resulta ventajosa en relación con herramientas sin reavivado, ya que también en el caso de herramientas sin reavivado puede ser útil determinar parámetros característicos de estas herramientas. En el caso de herramientas reavivables, la máquina de acabado de acuerdo con la invención permite reducir significativamente el tiempo de preparación para el reavivado. El diámetro exterior se puede determinar muy rápidamente, en particular por medio de una medición sin contacto, por ejemplo, óptica. Lo mismo es aplicable, aunque en menor medida, a un sensor de distancia mecánico bien amortiguado. Una vez conocido el diámetro exterior, la distancia entre la herramienta de acabado y la herramienta de reavivado se puede reducir muy rápidamente hasta que la herramienta de reavivado casi toca la herramienta de acabado. Si adicionalmente se determina también la posición de las espiras del tornillo sinfín de rectificado, como es posible en particular con sensores ópticos o inductivos, la herramienta de reavivado se puede enroscar directamente en las espiras del tornillo sinfín de rectificado.The finishing tool may in particular be a resurfacing finishing tool. However, the finishing machine according to the invention is also advantageous in relation to tools without dressing, since also in the case of tools without dressing it can be useful to determine characteristic parameters of these tools. In the case of dressable tools, the finishing machine according to the invention makes it possible to significantly reduce the preparation time for dressing. The outer diameter can be determined very quickly, in particular by means of non-contact measurement, for example optical. The same applies, although to a lesser extent, to a well-damped mechanical distance sensor. Once the outside diameter is known, the distance between the finishing tool and the dressing tool can be reduced very quickly until the dressing tool almost touches the finishing tool. If the position of the turns of the grinding worm is additionally determined, as is possible in particular with optical or inductive sensors, the dressing tool can be screwed directly into the turns of the grinding worm.
Generalmente, es deseable una alta velocidad de corte para el acabado por rectificado. Idealmente, la velocidad de corte se mantiene sustancialmente constante dentro de una serie de ruedas dentadas que han de ser rectificadas, incluso si el diámetro exterior de la herramienta de rectificado se reduce gradualmente como resultado del desgaste y los procesos de rectificado. Esto significa que el número de revoluciones de la herramienta de rectificado aumenta a medida que disminuye el diámetro de la herramienta. Sin embargo, existe el riesgo de que el operario no realice tal ajuste o que accidentalmente se ajuste un número de revoluciones que esté por encima de la velocidad máxima permitida de la herramienta de rectificado para el diámetro dado. En casos extremos, esto puede conducir a que reviente la herramienta de rectificado. Esto supone un importante problema de seguridad.Generally, a high cutting speed is desirable for finishing grinding. Ideally, the cutting speed is kept substantially constant within a series of gear wheels to be ground, even if the outer diameter of the grinding tool is gradually reduced as a result of wear and grinding processes. This means that the number of revolutions of the grinding tool increases as the diameter of the tool decreases. However, there is a risk that the operator will not make such an adjustment or that he will accidentally set a number of revolutions that is above the maximum allowable speed of the grinding tool for the given diameter. In extreme cases, this can lead to the grinding tool bursting. This represents a major security problem.
Por lo tanto, el equipo de control está configurado para controlar el accionamiento del husillo portaherramientas de tal manera que el husillo portaherramientas cambia su número de revoluciones en función del diámetro exterior determinado. En particular, el equipo de control puede tener un software apropiado. De esta manera, se hace posible en particular controlar el número de revoluciones de tal manera que la velocidad superficial en la circunferencia exterior de la herramienta de acabado permanece sustancialmente constante incluso si el diámetro exterior de la herramienta de acabado cambia con el tiempo. De esta manera, el mecanizado de la pieza de trabajo se realiza sustancialmente a una velocidad de corte constante. De esta manera, se puede asegurar una calidad constante incluso si la herramienta de acabado ha sido reavivada varias veces. Al mismo tiempo, se mejora la seguridad porque el número de revoluciones no se puede ajustar accidentalmente demasiado alto. Alternativamente, se consigue una mejora en la seguridad porque el equipo de control está configurado para controlar el accionamiento del husillo portaherramientas de tal manera que el husillo portaherramientas no supere un número de revoluciones máximo admisible que varía en función del diámetro exterior determinado. Para ello, el número de revoluciones máximo admisible correspondiente puede almacenarse, por ejemplo, en el equipo de control en forma de una tabla de consulta para valores seleccionados del diámetro exterior, pudiendo el equipo de control acceder a esta tabla e interpolar el número de revoluciones máximo admisible a partir de esta.Therefore, the control equipment is configured to control the drive of the tool spindle in such a way that the tool spindle changes its number of revolutions depending on the determined outer diameter. In particular, the control equipment may have appropriate software. In this way, it becomes possible in particular to control the number of revolutions in such a way that the surface speed on the outer circumference of the finishing tool remains substantially constant even if the outer diameter of the finishing tool changes over time. In this way, machining of the workpiece is carried out substantially at a constant cutting speed. In this way, consistent quality can be ensured even if the finishing tool has been redressed several times. At the same time, safety is improved because the number of revolutions cannot be accidentally set too high. Alternatively, an improvement in safety is achieved because the control equipment is configured to control the drive of the tool spindle in such a way that the tool spindle does not exceed a maximum permissible number of revolutions that varies as a function of the determined external diameter. For this purpose, the corresponding maximum permissible speed can be stored, for example, in the control device in the form of a look-up table for selected values of the outer diameter, whereby the control device can access this table and interpolate the speed. maximum admissible from this.
Si la herramienta de acabado es un tornillo sinfín de rectificado, el número y la posición angular de las roscas del tornillo sinfín de rectificado pueden determinarse a partir de las mediciones de distancia preferentemente sin contacto para diferentes ángulos de giro del tornillo sinfín de rectificado. También para ello, el equipo de control puede tener un software apropiado. Esto facilita el enroscado de la herramienta de reavivado o de la primera pieza de trabajo de una serie en las espiras del tornillo sinfín de rectificado.If the finishing tool is a grinding worm, the number and angular position of the threads of the grinding worm can be determined from preferably non-contact distance measurements for different angles of rotation of the grinding worm. Also for this, the control equipment may have appropriate software. This makes it easier to screw the dressing tool or the first workpiece in a series into the turns of the grinding worm.
Si la herramienta de rectificado se daña durante el proceso de reavivado o durante el proceso de rectificado (la llamada rotura de muela abrasiva), en el estado de la técnica, esto habitualmente no se detecta automáticamente. Por lo tanto, la medición con contacto de los tornillos sinfín con la herramienta de reavivado descrita al principio, generalmente solo se realiza en un rango de ancho pequeño, con respecto al ancho total del tornillo sinfín. Por lo tanto, los daños generalmente no pueden ser detectados de manera fiable. Por lo tanto, el operario debe inspeccionar visualmente la herramienta de rectificado en cuanto a daños antes de cada ciclo de rectificado. Que se detecten daños depende del esmero del operario durante la inspección visual.If the grinding tool is damaged during the dressing process or during the grinding process (so-called grinding wheel breakage), in the state of the art this is usually not automatically detected. Therefore, contact measurement of worms with the dressing tool described at the beginning is usually only carried out in a small width range, relative to the total width of the worm. Therefore, damage generally cannot be detected reliably. Therefore, the operator must visually inspect the grinding tool for damage before each grinding cycle. Whether damage is detected depends on the operator's care during the visual inspection.
Para poder detectar más fácilmente roturas de muela abrasiva, en una variante, el equipo de control está configurado para realizar por medio del sensor de distancia mediciones de distancia para una multiplicidad de posiciones a lo largo del eje de husillo portaherramientas y para una multiplicidad de ángulos de giro de la herramienta de acabado para obtener una imagen de al menos una zona de la superficie de la herramienta de acabado. Por ejemplo, el equipo de control puede detectar respectivamente un perfil de la superficie de la herramienta de acabado paralelamente al eje de husillo portaherramientas para una multiplicidad de ángulos de giro. Por el hecho de que la imagen así determinada es comparada con la apariencia esperada de la zona de superficie, pueden ser detectadas más fácilmente las roturas de muela abrasiva. Esta comparación puede realizarse de forma automática, es decir, el equipo de control puede tener un software apropiado que lleve a cabo la comparación automáticamente.In order to be able to more easily detect grinding wheel breaks, in a variant, the control device is configured to carry out distance measurements by means of the distance sensor for a multiplicity of positions along the tool spindle axis and for a multiplicity of angles. of rotation of the finishing tool to obtain an image of at least one area of the surface of the finishing tool. For example, the control equipment can respectively detect a surface profile of the finishing tool parallel to the tool spindle axis for a multiplicity of rotation angles. Due to the fact that the image thus determined is compared with the expected appearance of the surface area, grinding wheel breaks can be detected more easily. This comparison can be carried out automatically, that is, the control equipment can have appropriate software that carries out the comparison automatically.
Para realizar mediciones de distancia para diferentes posiciones a lo largo del eje de husillo portaherramientas pueden estar previstas diversas medidas. En particular, puede estar previsto que, para este fin, el husillo portaherramientas y el sensor de distancia sean desplazables uno respecto a otro a lo largo del eje de husillo portaherramientas. Alternativa o adicionalmente, el sensor de distancia puede estar configurado como un llamado escáner de perfil, es decir que puede estar configurado para realizar mediciones de distancia para una multiplicidad de posiciones a lo largo de una dirección de perfil predefinida, en particular a lo largo de una dirección de perfil paralela al eje de husillo portaherramientaa, para obtener así un perfil de distancia a lo largo de la dirección del perfil. Para este fin, el sensor de distancia puede comprender en particular un láser lineal (es decir, un láser con una óptica que genera un abanico de haz en un plano de haz, apareciendo el abanico de haz como una línea al incidir en una superficie plana). El husillo portaherramientas y el sensor de distancia preferentemente se pueden alinear entonces uno respecto al otro de tal manera que el plano de haz del láser lineal contiene el eje de husillo portaherramientas. En otras formas de realización, el láser lineal se puede alinear de tal manera que el plano del haz, que contiene la línea de medición, discurra en un ángulo discrecional con respecto al eje de husillo portaherramientas. En particular, también es concebible que el plano del haz discurra perpendicularmente al eje de husillo portaherramientas.To carry out distance measurements for different positions along the tool spindle axis, various measurements can be provided. In particular, it may be provided that, for this purpose, the tool spindle and the distance sensor are movable with respect to each other along the axis of the tool spindle. Alternatively or additionally, the distance sensor may be configured as a so-called profile scanner, i.e. it may be configured to perform distance measurements for a multiplicity of positions along a predefined profile direction, in particular along a profile direction parallel to the tool spindle axis, to thus obtain a distance profile along the profile direction. For this purpose, the distance sensor may in particular comprise a linear laser (i.e. a laser with an optic that generates a beam fan in a beam plane, the beam fan appearing as a line when incident on a flat surface). ). The tool spindle and the distance sensor can then preferably be aligned with respect to each other such that the beam plane of the linear laser contains the tool spindle axis. In other embodiments, the linear laser can be aligned in such a way that the beam plane, which contains the measurement line, runs at any angle to the tool spindle axis. In particular, it is also conceivable that the beam plane runs perpendicular to the tool spindle axis.
Alternativamente, el sensor de distancia también puede estar realizado como láser puntual. También es concebible prever dos o más sensores de distancia, siendo por ejemplo uno de estos sensores un láser puntual y el otro sensor un láser lineal. Los sensores de distancia basados en láseres puntuales o lineales son conocidos por el estado de la técnica y están disponibles comercialmente.Alternatively, the distance sensor can also be designed as a point laser. It is also conceivable to provide two or more distance sensors, for example one of these sensors being a point laser and the other sensor a linear laser. Distance sensors based on point or linear lasers are known from the state of the art and are commercially available.
En una variante, el equipo de control está configurado para realizar una verificación de consistencia, es decir, comparar el al menos un parámetro característico determinado con uno o varios parámetros característicos de comparación y detectar inconsistencias. Los parámetros característicos de comparación pueden ser, en particular, magnitudes que se almacenaron previamente en el equipo de control, por ejemplo, magnitudes que se habían introducido manualmente en el control de máquina o se habían leído de otra manera. Para ello, el equipo de control puede presentar a su vez de un software adecuado. En particular, cuando se detectan inconsistencias, se puede enviar una señal de advertencia correspondiente al control c Nc de la máquina y/o al operario. De esta manera, se evitan posibles consecuencias graves, que pueden ocurrir si, al cambiar una herramienta de rectificado, se utiliza accidentalmente una herramienta incorrecta o si el operario introduce parámetros característicos incorrectos. Esto mejora significativamente la seguridad operativa.In a variant, the control device is configured to perform a consistency check, i.e. to compare the at least one given characteristic parameter with one or more comparison characteristic parameters and detect inconsistencies. The characteristic comparison parameters can be, in particular, quantities that were previously stored in the control device, for example quantities that had been manually entered into the machine control or read out in another way. To do this, the control equipment can also present appropriate software. In particular, when inconsistencies are detected, a corresponding warning signal can be sent to the machine control and/or the operator. In this way, possible serious consequences are avoided, which can occur if, when changing a grinding tool, an incorrect tool is accidentally used or if the operator enters incorrect characteristic parameters. This significantly improves operational security.
Para poner el sensor de distancia en una posición adecuada con respecto a la herramienta de acabado, para la medición, la máquina puede presentar un soporte móvil, en particular desplazable o pivotante, que se puede poner en varias posiciones con respecto a la bancada de máquina, y el sensor de distancia puede estar dispuesto entonces sobre el soporte móvil. El soporte móvil puede ser, en particular, un plato giratorio giratoria o una torre giratoria. To place the distance sensor in a suitable position with respect to the finishing tool, for measurement, the machine may have a mobile support, in particular movable or pivotable, which can be placed in various positions with respect to the machine bed. , and the distance sensor can then be arranged on the mobile support. The mobile support may be, in particular, a rotating turntable or a rotating tower.
Preferentemente, el soporte móvil no solo sirve para mover el sensor de distancia a la herramienta de acabado, sino que además tiene otras funciones. Por tanto, sobre el soporte móvil puede estar dispuesto al menos un husillo portapiezas para sujetar una pieza de trabajo a mecanizar y/o un dispositivo de reavivado. En configuraciones ventajosas, al menos dos husillos portapiezas están dispuestos en el soporte móvil, de modo que uno de los husillos portapiezas se puede cargar y descargar mientras en el otro husillo de piezas de trabajo se está mecanizando una pieza de trabajo. Si el soporte móvil es pivotante, el sensor de distancia se encuentra entre los dos husillos portapiezas con respecto a la dirección circunferencial del soporte pivotante.Preferably, the movable holder not only serves to move the distance sensor to the finishing tool, but also has other functions. Therefore, at least one workpiece spindle can be arranged on the mobile support to hold a workpiece to be machined and/or a dressing device. In advantageous configurations, at least two workpiece spindles are arranged on the movable support, so that one of the workpiece spindles can be loaded and unloaded while a workpiece is being machined on the other workpiece spindle. If the mobile support is pivoting, the distance sensor is located between the two workpiece spindles with respect to the circumferential direction of the pivoting support.
En configuraciones alternativas, el portaherramientas puede ser móvil, en particular desplazable o pivotante alrededor de un eje, para alinear el husillo portaherramientas con respecto al sensor de distancia. En lugar de mover el sensor de distancia a la herramienta de acabado, por lo tanto, la herramienta de acabado se mueve, por así decirlo, al sensor de distancia.In alternative configurations, the tool holder may be movable, in particular movable or pivotable about an axis, to align the tool spindle with respect to the distance sensor. Instead of moving the distance sensor to the finishing tool, therefore, the finishing tool is moved, so to speak, to the distance sensor.
El sensor de distancia puede estar alojado dentro de una carcasa para proteger el sensor de distancia de los influjos ambientales. La carcasa puede presentar una abertura de ventana que se puede cerrar con un dispositivo de cierre (por ejemplo, una trampilla o una corredera) para la protección contra los influjos ambientales. Alternativa o adicionalmente, es posible que el interior de la carcasa puede ser cargado con aire de sellado, es decir, con aire a una ligera sobrepresión en comparación con la presión ambiental. El aire de sellado evita que la suciedad, como las gotas de aceite, se depositen en el sensor de distancia.The distance sensor may be housed within a housing to protect the distance sensor from environmental influences. The housing may have a window opening that can be closed with a closing device (e.g. a flap or a slider) for protection against environmental influences. Alternatively or additionally, it is possible that the interior of the housing can be charged with sealing air, that is, with air at a slight overpressure compared to the ambient pressure. The sealing air prevents dirt, such as oil droplets, from settling on the distance sensor.
La presente invención proporciona además un procedimiento para medir una herramienta de acabado con la ayuda de un sensor de distancia de acuerdo con la reivindicación 10.The present invention further provides a method for measuring a finishing tool with the aid of a distance sensor according to claim 10.
Como ya se explicó con más detalle anteriormente, se determina como parámetro característico una medida para el diámetro exterior de la herramienta de acabado. Como ya se explicó, el sensor de distancia puede ser en particular un sensor de distancia que funcione ópticamente. El procedimiento puede incluir dirigir un haz de luz de medición del sensor óptico de distancia a la herramienta de acabado. Esta alineación puede realizarse en particular de tal manera que una dirección de haz definida por el haz de luz de medición se cruza con el eje de husillo portaherramientas para poder determinar el diámetro exterior mediante una sencilla medición de distancia. En función del diámetro exterior determinado, se modifica la velocidad del eje de husillo portaherramientas o se vigila que el husillo portaherramientas sea accionado con un número de revoluciones inferior a un número de revoluciones máximo admisible variable en función del diámetro exterior determinado. Si la herramienta de acabado es un tornillo sinfín de rectificado, la medición de distancia se puede realizar para una multiplicidad de ángulos de giro del tornillo sinfín de rectificado, y a partir de las mediciones de distancia se pueden determinar el número de espiras y la posición angular de las espiras del tornillo sinfín de rectificado. La medición de distancia se puede realizar para una multiplicidad de posiciones a lo largo del eje de husillo portaherramientas y para una multiplicidad de ángulos de giro de la herramienta de acabado para obtener una imagen de al menos una zona de la superficie de la herramienta de acabado. De esta manera, pueden determinarse desviaciones entre la imagen determinada de la zona de superficie y una apariencia esperada de la zona de superficie. Para realizar mediciones de distancia para una multiplicidad de posiciones a lo largo del eje de husillo portaherramientas, el husillo portaherramientas y el sensor de distancia pueden desplazarse uno respecto a otro a lo largo del eje de husillo portaherramientas. Durante ello, por ejemplo, pueden detectarse el inicio y el final de la herramienta de acabado, en particular del tornillo sinfín de rectificado o de la muela perfilada, y su posición o posiciones sobre el eje de husillo portaherramientas. Los parámetros característicos determinados pueden compararse con parámetros característicos de comparación previamente almacenados en el control para reconocer inconsistencias. Ventajosamente, también se pueden determinar parámetros característicos en el proceso de mecanizado con aprendizaje, que luego también están disponibles para el control.As already explained in more detail above, a measurement for the outer diameter of the finishing tool is determined as a characteristic parameter. As already explained, the distance sensor may in particular be an optically operating distance sensor. The method may include directing a measuring light beam from the optical distance sensor to the finishing tool. This alignment can in particular be carried out in such a way that a beam direction defined by the measuring light beam intersects the tool spindle axis so that the outer diameter can be determined by a simple distance measurement. Depending on the determined external diameter, the speed of the tool spindle axis is modified or it is monitored that the tool spindle is driven with a number of revolutions lower than a maximum admissible variable number of revolutions depending on the determined external diameter. If the finishing tool is a grinding worm, the measurement distance can be made for a multiplicity of rotation angles of the grinding worm, and from the distance measurements the number of turns and the angular position of the turns of the grinding worm can be determined. The distance measurement can be performed for a multiplicity of positions along the tool spindle axis and for a multiplicity of rotation angles of the finishing tool to obtain an image of at least one area of the surface of the finishing tool. . In this way, deviations between the determined image of the surface area and an expected appearance of the surface area can be determined. To perform distance measurements for a multiplicity of positions along the tool spindle axis, the tool spindle and the distance sensor can be moved relative to each other along the tool spindle axis. During this, for example, the start and end of the finishing tool, in particular the grinding worm or the profile wheel, and its position or positions on the tool spindle axis can be detected. The determined characteristic parameters can be compared with comparison characteristic parameters previously stored in the control to recognize inconsistencies. Advantageously, characteristic parameters can also be determined in the machining process with learning, which are then also available for control.
Descripción de las figurasDescription of the figures
Las realizaciones preferentes de la invención se describen a continuación con la ayuda de los dibujos, que únicamente sirven para la explicación y no deben ser interpretados como restrictivos. En los dibujos muestran:Preferred embodiments of the invention are described below with the aid of the drawings, which serve only for explanation and should not be interpreted as restrictive. In the drawings they show:
la figura 1 una vista esquemática de una máquina de acabado de acuerdo con una primera forma de realización;Figure 1 a schematic view of a finishing machine according to a first embodiment;
la figura 2 una vista detallada ampliada de la máquina de la figura 1, estando pivotada la torre giratoria 90° con respecto a la figura 1;Figure 2 is an enlarged detailed view of the machine of Figure 1, the rotating tower being pivoted 90° with respect to Figure 1;
la figura 3 una vista detallada de la figura 2 en sección parcial;Figure 3 is a detailed view of Figure 2 in partial section;
la figura 4 una representación esquemática para ilustrar la interacción del sensor de distancia y el control CNC; la figura 5 una representación esquemática para ilustrar la dirección del haz del sensor de distancia en relación con el eje de husillo portapiezas;Figure 4 a schematic representation to illustrate the interaction of the distance sensor and the CNC control; Figure 5 is a schematic representation to illustrate the beam direction of the distance sensor in relation to the workpiece spindle axis;
la figura 6 una representación esquemática para ilustrar la medición de un tornillo sinfín de rectificado con un solo sensor de distancia;Figure 6 a schematic representation to illustrate the measurement of a grinding worm with a single distance sensor;
la figura 7 una representación esquemática para ilustrar la medición de un tornillo sinfín de rectificado con dos sensores de distancia dispuestos en ángulo entre sí;Figure 7 a schematic representation to illustrate the measurement of a grinding worm with two distance sensors arranged at an angle to each other;
la figura 8 una vista esquemática de una máquina de acabado de acuerdo con una segunda forma de realización;Figure 8 a schematic view of a finishing machine according to a second embodiment;
la figura 9 un fragmento ampliado de la figura 8;Figure 9 is an enlarged fragment of Figure 8;
la figura 10 una vista esquemática de una máquina de acabado de acuerdo con una tercera forma de realización; la figura 11 la máquina de acabado de la figura 10 en una posición en la que el portaherramientas se pivotó a una posición de medición.Figure 10 a schematic view of a finishing machine according to a third embodiment; Figure 11 shows the finishing machine of Figure 10 in a position in which the tool holder is pivoted to a measuring position.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
En la figura 1 está representada una máquina de acabado para el acabado duro de ruedas dentadas por rectificado por generación. La máquina tiene una bancada de máquina 10 en la que está dispuesto un portaherramientas 20 de forma desplazable a lo largo de una dirección de aproximación horizontal X. En el portaherramientas 20 está dispuesta una corredera Z 21 de forma desplazable a lo largo de una dirección vertical Z. Sobre el carro Z 21 está dispuesto un carro Y 22 que, por un lado, puede pivotar con respecto al carro Z 21 alrededor de un eje de pivotamiento A paralelamente al eje X y, por otro lado, puede desplazarse a lo largo de una dirección de desplazamiento Y. El carro Y 22 lleva un husillo portaherramientas 30 sobre el que está sujeta una herramienta de acabado en forma de tornillo sinfín de rectificado 31. El husillo portaherramientas 30 comprende un accionamiento de husillo portaherramientas 32 para accionar el tornillo sinfín de rectificado 31 para girar alrededor de un eje de husillo portaherramientas B.Figure 1 shows a finishing machine for hard finishing of gear wheels by generation grinding. The machine has a machine bed 10 on which a tool holder 20 is arranged movably along a horizontal approach direction Z. A carriage Y 22 is arranged on the carriage Z 21, which, on the one hand, can pivot with respect to the carriage Z 21 about a pivot axis A parallel to the axis a direction of travel Y. The Y carriage 22 carries a tool spindle 30 on which a finishing tool in the form of a grinding worm 31 is clamped. The tool spindle 30 comprises a tool spindle drive 32 for driving the worm of grinding 31 to rotate about a tool spindle axis B.
Sobre la bancada 10 de la máquina está dispuesto un soporte pivotante en forma de una torre giratoria 40. La torre giratoria 40 es pivotante alrededor de un eje vertical C3 entre varias posiciones de giro. Lleva dos husillos de pieza de trabajo 50, sobre los que se puede sujetar una pieza de trabajo 51 respectivamente. Cada uno de los husillos portapiezas 50 puede accionarse para girar alrededor de un eje de husillo portapiezas. Los dos husillos portapiezas se encuentran en la torre giratoria en posiciones diametralmente opuestas (es decir, desplazados 180° con respecto al eje de pivotamiento de la torre giratoria). De esta manera, uno de los dos husillos portapiezas puede cargarse y descargarse mientras una pieza de trabajo sobre el otro husillo portapiezas está siendo mecanizada por el tornillo sinfín de rectificado 31. De esta manera, se evitan en gran medida tiempos no productivos no deseados. Un concepto de máquina de este tipo se conoce por ejemplo por el documento WO 00/035621 A1.A pivoting support in the form of a rotating tower 40 is arranged on the machine bed 10. The rotating tower 40 is pivotable about a vertical axis C 3 between several rotating positions. It has two workpiece spindles 50, on which a workpiece 51 can be clamped respectively. Each of the work spindles 50 can be driven to rotate about a work spindle axis. The two workpiece spindles are located in the rotating tower in diametrically opposite positions (i.e., displaced by 180° with respect to the pivot axis of the rotating tower). In this way, one of the two workpiece spindles can be loaded and unloaded while a workpiece on the other workpiece spindle is being machined by the grinding worm 31. In this way, unwanted non-productive times are largely avoided. Such a machine concept is known, for example, from WO 00/035621 A1.
Por ejemplo, de forma desplazada 90 ° con respecto a los husillos portapiezas, está dispuesto en la torre giratoria un dispositivo de reavivado 80 que se encuentra en el lado posterior de la torre giratoria 40 en la figura 1 y, por lo tanto, no se puede ver en la representación de la figura 1.For example, offset by 90° with respect to the workpiece spindles, a dressing device 80 is arranged on the rotating tower, which is located on the rear side of the rotating tower 40 in Figure 1 and is therefore not can be seen in the representation of figure 1.
De forma diametralmente opuesta al dispositivo de reavivado y, por lo tanto, asimismo de forma desplazada por ejemplo 90 ° con respecto a los husillos portapiezas, por ejemplo, está dispuesto en la torre giratoria 40 un sensor de distancia 60. En el presente ejemplo se trata de un sensor de distancia óptico. Este está protegido de la suciedad por un revestimiento 41. Para permitir mediciones con el sensor de distancia 60, el revestimiento 41 presenta una abertura de ventana 42, que opcionalmente se puede cerrar mediante una corredera o una trampilla. Para proteger el sensor de distancia 60 de la suciedad, resulta ventajoso si el interior del revestimiento 41 se carga con aire de sellado (es decir, aire a una cierta sobrepresión en comparación con la presión ambiental), de modo que se origine un flujo de aire a través de la abertura de la ventana 42. El flujo de aire barre el sensor de distancia 60 y evita que la suciedad como, por ejemplo, gotitas de aceite se depositen sobre el sensor de distancia 60.Diametrically opposite to the dressing device and, therefore, also displaced by For example, 90° with respect to the workpiece spindles, for example, a distance sensor 60 is arranged on the rotating tower 40. In the present example, it is an optical distance sensor. This is protected from dirt by a covering 41. To allow measurements with the distance sensor 60, the covering 41 has a window opening 42, which can optionally be closed by a slider or a hatch. To protect the distance sensor 60 from dirt, it is advantageous if the inside of the liner 41 is charged with sealing air (i.e. air at a certain overpressure compared to the ambient pressure), so that a flow of air through the window opening 42. The air flow sweeps the distance sensor 60 and prevents dirt such as oil droplets from settling on the distance sensor 60.
La máquina presenta un control CNC 70 que incluye varios módulos de control 71 y un panel de mando 72. Cada uno de los módulos de control 71 controla un eje de máquina y/o recibe señales de sensores relevantes. En el presente ejemplo, uno de los módulos de control 71 está destinado a interactuar con el sensor de distancia 60. Este módulo se comunica con el control interno del sensor de distancia 60 y procesa los resultados de medición del sensor de distancia 60. Juntos, el control interno del sensor de distancia 60 y el módulo de control 71 que interactúa con este forman un equipo de control en el sentido de este documento.The machine has a CNC control 70 that includes several control modules 71 and a control panel 72. Each of the control modules 71 controls a machine axis and/or receives signals from relevant sensors. In the present example, one of the control modules 71 is intended to interact with the distance sensor 60. This module communicates with the internal control of the distance sensor 60 and processes the measurement results of the distance sensor 60. Together, The internal control of the distance sensor 60 and the control module 71 interacting with it form a control device within the meaning of this document.
La figura 2 muestra un fragmento ampliado de la máquina de la figura 1. La figura 3 muestra el mismo fragmento en sección parcial en la que se ha omitido una parte del revestimiento 41 para dejar vista libre al sensor de distancia 60 en el interior del revestimiento 41. En esta representación, la torre giratoria gira, por ejemplo, 90 ° alrededor de su eje de giro vertical C3 con respecto a la alineación de la figura 1, de modo que el sensor de distancia 60 se encuentra ahora de forma opuesta al tornillo sinfín de rectificado 31. El sensor de distancia 60 está alineado de tal manera que la dirección del haz de luz de medición emitida por el mismo cruza perpendicularmente el eje de husillo portaherramientas B.Figure 2 shows an enlarged fragment of the machine of Figure 1. Figure 3 shows the same fragment in partial section in which a part of the casing 41 has been omitted to leave a free view of the distance sensor 60 inside the casing 41. In this representation, the rotating tower rotates, for example, 90 ° around its vertical rotation axis C 3 with respect to the alignment of Figure 1, so that the distance sensor 60 is now located opposite to the grinding worm screw 31. The distance sensor 60 is aligned in such a way that the direction of the measuring light beam emitted by it crosses the tool spindle axis B perpendicularly.
La figura 4 ilustra nuevamente la interacción del sensor de distancia 60 con el módulo de control 71 correspondiente. Figure 4 again illustrates the interaction of the distance sensor 60 with the corresponding control module 71.
En las figuras 5 y 6 está ilustrada la disposición del sensor de distancia 60 con respecto al tornillo sinfín de rectificado 31. Se puede ver que el haz de luz de medición 61 discurre horizontalmente y está alineado perpendicularmente al eje de giro del tornillo sinfín de rectificado, es decir, al eje de husillo portaherramientas B. Sin embargo, también son concebibles las siguientes disposiciones alternativas del sensor de distancia:Figures 5 and 6 illustrate the arrangement of the distance sensor 60 with respect to the grinding screw 31. It can be seen that the measurement light beam 61 runs horizontally and is aligned perpendicularly to the axis of rotation of the grinding screw. , i.e. to the tool spindle axis B. However, the following alternative arrangements of the distance sensor are also conceivable:
- No es necesario que el haz de luz de medición 61 esté alineado horizontalmente con respecto al eje B.- It is not necessary that the measuring light beam 61 be aligned horizontally with respect to the B axis.
- No es necesario que el haz de luz de medición 61 esté alineado directamente con respecto al eje B.- It is not necessary that the measuring light beam 61 be aligned directly with respect to the B axis.
- No es necesario que el haz de luz de medición 61 discurra perpendicularmente con respecto al eje B.- It is not necessary that the measuring light beam 61 runs perpendicular to the B axis.
- En particular, el haz de luz de medición 61 puede estar alineado casi paralelamente al eje B y, por lo tanto, incidir lateralmente sobre la herramienta; entonces, el diámetro de la herramienta puede determinarse al detectar en qué posición radial del sensor de distancia se mide un cambio brusco de la distancia.- In particular, the measuring light beam 61 can be aligned almost parallel to the axis B and, therefore, incident laterally on the tool; Then, the diameter of the tool can be determined by detecting at which radial position of the distance sensor a sudden change in distance is measured.
- El haz de luz de medición 61 puede incidir en un reflector dispuesto detrás de la herramienta.- The measuring light beam 61 can hit a reflector arranged behind the tool.
- La medición también se puede realizar con dos sensores, que actúan como emisor y receptor.- The measurement can also be carried out with two sensors, which act as transmitter and receiver.
El principio de medición del sensor de distancia óptico es el siguiente: El haz de luz de medición 61 generado por el sensor de distancia 60 incide en la superficie del objeto de medición (aquí el tornillo sinfín de rectificado 31) y desde allí es reflejado de forma difusa de vuelta hacia el sensor de distancia. El haz reflejado es detectado por el sensor de distancia 60, y a partir de las propiedades del haz reflejado es calculada por el control interno del sensor de distancia 60 la distancia entre el sensor de distancia 60 y la superficie del objeto de medición.The measuring principle of the optical distance sensor is as follows: The measuring light beam 61 generated by the distance sensor 60 hits the surface of the measuring object (here the grinding screw 31) and is reflected back from there. diffuse form back towards the distance sensor. The reflected beam is detected by the distance sensor 60, and from the properties of the reflected beam the distance between the distance sensor 60 and the surface of the measurement object is calculated by the internal control of the distance sensor 60.
Por el estado de la técnica se conocen diversos modos de funcionamiento para este tipo de sensores de distancia. Due to the state of the art, various modes of operation are known for this type of distance sensors.
De acuerdo con un primer modo de funcionamiento conocido, se realiza una medición del tiempo de propagación. Para ello, la luz de excitación del haz de luz de medición se modula a alta frecuencia y se mide el desfasaje de la luz reflejada detectada con el sensor de distancia en comparación con la luz de excitación, que resulta del tiempo de propagación de la luz. Del desfasaje resultan el tiempo de propagación y, a partir de este, la distancia del sensor de distancia con respecto al objeto de medición.According to a first known mode of operation, a propagation time measurement is performed. For this purpose, the excitation light of the measuring light beam is modulated at a high frequency and the phase shift of the reflected light detected with the distance sensor compared to the excitation light, which results from the light propagation time, is measured. . The phase shift results in the propagation time and, from this, the distance of the distance sensor with respect to the measurement object.
De acuerdo con un segundo modo de funcionamiento conocido, la medición de la distancia se basa en el procedimiento de triangulación. En este procedimiento, el haz de luz de medición se enfoca al objeto a medir y el punto de luz resultante se observa con una cámara (por ejemplo, una cámara con un sensor de línea) dispuesta dentro del sensor de distancia de forma desplazada lateralmente con respecto a la fuente de luz. Dependiendo de la distancia del objeto de medición, cambia el ángulo en el que es observado el punto de luz cambia y de manera correspondiente cambia la posición de la imagen del punto de luz en el sensor de la cámara. Con la ayuda de funciones trigonométricas se calcula la distancia del objeto de medición con respecto al sensor de distancia.According to a second known mode of operation, the distance measurement is based on the triangulation procedure. In this procedure, the measuring light beam is focused on the object to be measured and the resulting light spot is observed with a camera (e.g., a camera with a line sensor) arranged inside the distance sensor in a laterally offset manner with with respect to the light source. Depending on the distance of the measuring object, the angle at which the light point is observed changes and the image position of the light point on the camera sensor changes correspondingly. Using trigonometric functions, the distance of the measuring object to the distance sensor is calculated.
El mismo principio de medición también se puede utilizar para determinar un perfil de distancia en la superficie del objeto de medición a lo largo de un eje. El sensor de distancia se denomina entonces también escáner de perfil. Para la medición, un haz láser se expande en abanico mediante una óptica especial, que genera una línea luminosa sobre el objeto de medición. La luz reflejada por esta línea láser es representada en una matriz de sensor. A partir de la imagen originada en la matriz de sensor, se calculan para cada punto de la línea láser por una parte la distancia y, por otra, la posición a lo largo de la línea láser. De esta manera, se determina un perfil de distancia a lo largo de la línea láser.The same measurement principle can also be used to determine a distance profile on the surface of the measurement object along an axis. The distance sensor is then also called a profile scanner. For measurement, a laser beam is fanned out by special optics, which generates a light line on the measurement object. The light reflected by this laser line is represented on a sensor array. From the image originating from the sensor matrix, the distance and the position along the laser line are calculated for each point on the laser line. In this way, a distance profile along the laser line is determined.
Alternativamente, el perfil de la herramienta también se puede determinar con un láser de punto y un movimiento relativo de la herramienta al sensor en la dirección axial.Alternatively, the tool profile can also be determined with a spot laser and a relative movement of the tool to the sensor in the axial direction.
Los sensores de distancia adecuados que funcionan de acuerdo con uno de los principios mencionados están disponibles comercialmente. Por lo tanto, no es necesario explicar con más detalle los sensores de distancia que se pueden utilizar. Se pueden lograr precisiones de medición en el rango de 10 micrómetros o mejores para las distancias medidas.Suitable distance sensors that operate according to one of the mentioned principles are commercially available. Therefore, it is not necessary to explain in more detail the distance sensors that can be used. Measurement accuracies in the range of 10 micrometers or better can be achieved for the distances measured.
Si adicionalmente se produce un giro de la herramienta alrededor del eje de husillo portaherramientas, se puede obtener una imagen de toda la superficie de la herramienta.If the tool is additionally rotated around the tool spindle axis, an image of the entire tool surface can be obtained.
Si se conoce la posición del sensor de distancia 60 con respecto al eje de husillo portaherramientas B y cuando rota el tornillo sinfín de rectificado, a partir de la distancia mínima medida durante un período de rotación puede ser determinado el diámetro exterior d del tornillo sinfín de rectificado 31. Además, pueden ser determinados parámetros característicos adicionales como, por ejemplo, el número de espiras, la posición angular y la profundidad de las espiras del tornillo sinfín de rectificado. Esta posición angular se puede utilizar para enroscar correctamente la herramienta de reavivado o una pieza de trabajo en los pasos de tornillo sinfín de rectificado.If the position of the distance sensor 60 with respect to the tool spindle axis B is known and when the grinding worm rotates, the outer diameter d of the grinding worm can be determined from the minimum distance measured during a rotation period. grinding 31. In addition, additional characteristic parameters can be determined, such as, for example, the number of turns, the angular position and the depth of the turns of the grinding worm. This angular position can be used to properly thread the dressing tool or a workpiece into the grinding worm passages.
Se puede realizar una verificación de consistencia o verificación de coincidencia para los parámetros característicos determinados. Para ello, los parámetros característicos determinados se comparan con parámetros característicos de comparación que previamente habían sido almacenados en el control CNC de la máquina. Si hay desviaciones, el operario puede ser avisado de ello mediante señales adecuadas.A consistency check or match check can be performed for the given characteristic parameters. To do this, the determined characteristic parameters are compared with characteristic comparison parameters that had previously been stored in the CNC control of the machine. If there are deviations, the operator can be warned of this by means of appropriate signals.
Con la ayuda del sensor de distancia 60, se puede crear en caso de necesidad una imagen de toda la superficie o una zona determinada de la superficie del tornillo sinfín de rectificado 31. Para ello, por ejemplo, para una multiplicidad de ángulos de giro del tornillo sinfín de rectificado 31 alrededor del eje de husillo portaherramientas B, se puede crear un perfil de distancia paralelo al eje de husillo portaherramientas B a lo largo del ancho de tornillo sinfín b. Para crear un perfil de distancia de este tipo, el sensor de distancia puede estar configurado como un escáner de perfil, como se explicó anteriormente, y/o el tornillo sinfín de rectificado 31 se puede desplazar con la ayuda del carro Y a lo largo del eje de husillo portaherramientas B en relación con el sensor de distancia 60.With the help of the distance sensor 60, an image of the entire surface or a certain area of the surface of the grinding screw 31 can be created if necessary. For this, for example, for a multiplicity of rotation angles of the grinding worm screw 31 around the tool spindle axis B, a distance profile parallel to the tool spindle axis B can be created along the width of worm screw b. To create such a distance profile, the distance sensor can be configured as a profile scanner, as explained above, and/or the grinding screw 31 can be moved with the help of the Y carriage along the tool spindle axis B in relation to the distance sensor 60.
A partir de una imagen de este tipo de una zona de superficie se pueden determinar parámetros característicos adicionales, por ejemplo, parámetros característicos que describen la forma de los flancos de los pasos de tornillo sinfín de rectificado.Additional characteristic parameters can be determined from such an image of a surface area, for example characteristic parameters describing the shape of the flanks of the grinding worm passages.
Pero con la ayuda de una imagen de la superficie o de una zona de la superficie del tornillo sinfín de rectificado, también se puede comprobar en particular si el tornillo sinfín de rectificado está dañado, por ejemplo, si existen las denominadas roturas de tornillo sinfín de rectificado. Con un tornillo sinfín de rectificado perfecto, se espera que la imagen de la zona de superficie tenga propiedades muy específicas. Por ejemplo, se espera que el diámetro exterior de la muela abrasiva no cambie bruscamente a lo largo de cada rosca de tornillo sinfín de rectificado, sino que represente una función continua, constante o que cambie solo lentamente, del ángulo de giro. En cambio, en caso de una rotura en un paso de tornillo sinfín, se produce un cambio abrupto en el diámetro exterior. Tal desviación de la imagen de la zona de superficie de una apariencia esperada puede ser detectada fácilmente de forma automática; los algoritmos correspondientes para la detección de patrones son conocidos de por sí. De esta manera, pueden ser detectados automáticamente daños tales como roturas de muela abrasiva. En caso de existir tal daño, el operario puede ser advertido correspondientemente, por ejemplo, mediante la emisión de una señal de advertencia acústica y/o visual. Además, por medio de un software especial, el control CNC 70 puede generar automáticamente una señal de inicio para secuencias automatizadas para limitar los daños durante el rectificado y el reavivado. Si, por ejemplo, solo se detectó una pequeña rotura en la muela abrasiva en la zona del borde, el proceso de rectificado puede continuar posiblemente sin una reducción en la calidad mediante un nuevo reavivado automático.But with the help of an image of the surface or a surface area of the grinding worm, it can also be checked in particular whether the grinding worm is damaged, for example, whether there are so-called worm breaks. rectified. With a perfect grinding worm, the image of the surface zone is expected to have very specific properties. For example, the outer diameter of the grinding wheel is expected not to change abruptly along each grinding worm thread, but rather to represent a continuous, constant or only slowly changing function of the angle of rotation. On the other hand, in the event of a breakage in an worm pitch, an abrupt change in the external diameter occurs. Such deviation of the surface area image from an expected appearance can be easily detected automatically; The corresponding algorithms for pattern detection are known per se. In this way, damage such as grinding wheel breaks can be automatically detected. If such damage exists, the operator can be warned accordingly, for example, by issuing an acoustic and/or visual warning signal. Additionally, by means of special software, the CNC control 70 can automatically generate a start signal for automated sequences to limit damage during grinding and dressing. If, for example, only a small break was detected on the grinding wheel in the edge area, the grinding process can possibly continue without a reduction in quality by means of a new automatic dressing.
La figura 7 ilustra que en lugar de un solo sensor de distancia, también se pueden utilizar dos o más sensores de distancia 60, 60'. En particular, los haces de luz de medición de estos sensores de distancia pueden incidir en un ángulo entre sí en la herramienta de acabado, como se muestra en la figura 7. En esta figura, los haces de luz de medición 61, 61' de los dos sensores de distancia 60, 60' están alineados con el eje de husillo portaherramientas B, pero no discurren perpendicularmente al eje de husillo portaherramientas, sino en un ángulo de, por ejemplo, ±1 a 20° a su superficie normal. De este modo pueden medirse especialmente los flancos de las roscas de tornillo sinfín de rectificado con mayor precisión que si se utiliza un solo haz de luz de medición que incide sobre la herramienta perpendicularmente al eje de husillo portaherramientas.Figure 7 illustrates that instead of a single distance sensor, two or more distance sensors 60, 60' can also be used. In particular, the measuring light beams of these distance sensors can strike at an angle to each other on the finishing tool, as shown in Figure 7. In this figure, the measuring light beams 61, 61' of The two distance sensors 60, 60' are aligned with the tool spindle axis B, but do not run perpendicular to the tool spindle axis, but at an angle of, for example, ±1 to 20° to its normal surface. In this way, in particular, the flanks of the grinding worm threads can be measured more accurately than if a single measuring light beam is used, which falls on the tool perpendicular to the tool spindle axis.
En las figuras 8 y 9 se ilustra una segunda forma de realización de una máquina de acabado. Esta presenta un sensor 60 por contacto. En el presente ejemplo, el sensor 60 mide el diámetro exterior de un tornillo sinfín de rectificado 31. A second embodiment of a finishing machine is illustrated in Figures 8 and 9. This features a 60 contact sensor. In the present example, sensor 60 measures the outside diameter of a grinding screw 31.
Para este propósito, el sensor 60 define una amplia superficie de contacto que es más ancha que la distancia entre pasos de rosca de tornillo sinfín de rectificado adyacentes. De este modo se asegura que el sensor 60 yazca siempre sobre el diámetro exterior del tornillo sinfín de rectificado. La estructura corresponde en gran medida a la estructura de la máquina de la figura 1. Sin embargo, a diferencia de la máquina de la figura 1, el sensor de distancia 60 sobresale de la abertura de ventana 42 del revestimiento 41 para poder ponerse en contacto con la superficie de la herramienta de acabado. Opcionalmente, el sensor en esta variante de realización puede estar configurado de manera que pueda retraerse y extenderse automáticamente, de modo que, en caso de necesidad, pueda hacerse salir de la abertura de la ventana 42. Para proteger el sensor de distancia, también aquí puede estar previsto un cierre para la abertura de ventana y/o puede estar previsto someter el interior del revestimiento 41 a aire de sellado.For this purpose, the sensor 60 defines a wide contact surface that is wider than the distance between adjacent grinding worm thread pitches. This ensures that the sensor 60 always lies on the outer diameter of the grinding screw. The structure largely corresponds to the structure of the machine of Figure 1. However, unlike the machine of Figure 1, the distance sensor 60 protrudes from the window opening 42 of the liner 41 in order to be able to contact with the surface of the finishing tool. Optionally, the sensor in this variant embodiment can be configured so that it can be automatically retracted and extended, so that, if necessary, it can be pulled out of the window opening 42. To protect the distance sensor, also here A closure may be provided for the window opening and/or it may be provided to subject the interior of the liner 41 to sealing air.
En las figuras 10 y 11 está ilustrada una tercera forma de realización de una máquina de acabado. En esta forma de realización solo existe un único husillo portapiezas 50 que está dispuesto de forma estacionaria en la bancada de máquina 10. El portaherramientas 20 completo se puede hacer pivotar a diferentes posiciones alrededor de un eje vertical (el llamado eje C1) con respecto a la bancada de máquina 10 y, como en la primera forma de realización, se puede desplazar radialmente al husillo portapiezas 50 a lo largo del llamado eje X. Como en la primera forma de realización, el husillo portaherramientas 30 es desplazable con respecto al portaherramientas 20 a lo largo de un eje Z vertical y a lo largo del eje de husillo portaherramientas en la dirección Y y pivotante alrededor de un eje horizontal (el llamado eje A). En la posición de mecanizado de la figura 10, el tornillo sinfín de rectificado se puede poner en engrane con la pieza de trabajo. El portaherramientas 20 se puede pivotar, por ejemplo, 180 ° alrededor del eje C1 con respecto a esta posición de mecanizado. En esta posición de reavivado (no representada en el dibujo), el tornillo sinfín de rectificado puede ser reavivado por un dispositivo de reavivado 80. Una máquina con un concepto de máquina de este tipo se conoce por el documento DE 19625370 C1, y para más detalles se remite a este documento.A third embodiment of a finishing machine is illustrated in Figures 10 and 11. In this embodiment there is only a single workpiece spindle 50 which is stationarily arranged on the machine bed 10. The complete tool holder 20 can be pivoted to different positions around a vertical axis (the so-called axis C1) with respect to the machine bed 10 and, as in the first embodiment, can be moved radially to the workpiece spindle 50 along the so-called along a vertical Z axis and along the tool spindle axis in the Y direction and pivoting about a horizontal axis (the so-called A axis). In the machining position of Figure 10, the grinding worm can be brought into mesh with the workpiece. The tool holder 20 can be pivoted, for example, by 180° around the axis C1 with respect to this machining position. In this dressing position (not shown in the drawing), the grinding worm can be dressed by a dressing device 80. A machine with such a machine concept is known from DE 19625370 C1, and for more Details refer to this document.
En esta forma de realización, el sensor de distancia 60 está fijado a la bancada de máquina 10 con la ayuda de un soporte 62. En la posición de la figura 11, el portaherramientas 20 se pivotó hasta que el sensor de distancia 60 está opuesto al tornillo sinfín de rectificado 31. En esta posición, el tornillo sinfín de rectificado 31 puede ser medido por el sensor de distancia 60.In this embodiment, the distance sensor 60 is fixed to the machine bed 10 with the help of a bracket 62. In the position of Figure 11, the tool holder 20 is pivoted until the distance sensor 60 is opposite the grinding worm 31. In this position, the grinding worm 31 can be measured by the distance sensor 60.
La invención no está limitada a los ejemplos de realización anteriores. Más bien, queda claro a partir de la descripción anterior que es posible una multiplicidad de variaciones sin abandonar el alcance de la invención. En particular, en todas las formas de realización, en lugar de un tornillo sinfín de rectificado, se puede usar también una muela abrasiva perfilada, una combinación de tornillo sinfín de rectificado y muela abrasiva perfilada u otro tipo de herramienta de acabado. En lugar de en una torre giratoria, como es el caso en la primera y segunda forma de realización, el sensor de distancia también puede estar dispuesto en un carro desplazable, pudiendo este carro llevar uno o dos husillos portapiezas. También es concebible que el soporte de piezas de trabajo no se haga pivotar hacia el sensor de distancia, como es el caso en la tercera forma de realización, sino que el soporte de piezas de trabajo se desplace hacia el sensor de distancia.The invention is not limited to the previous embodiments. Rather, it is clear from the above description that a multiplicity of variations is possible without abandoning the scope of the invention. In particular, in all embodiments, instead of a grinding worm, a profiled grinding wheel, a combination of grinding worm and profiled grinding wheel or other type of finishing tool may also be used. Instead of on a rotating tower, as is the case in the first and second embodiments, the distance sensor can also be arranged on a movable carriage, this carriage being able to carry one or two workpiece spindles. It is also conceivable that the workpiece holder is not pivoted towards the distance sensor, as is the case in the third embodiment, but rather the workpiece holder is moved towards the distance sensor.
Lista de signos de referenciaList of reference signs
10 Bancada de máquina 62 Portasensor10 Machine bed 62 Sensor holder
20 Portaherramientas 70 Control CNC20 Tool holders 70 CNC control
21 Carro Z 71 Módulo de control21 Z carriage 71 Control module
22 Carro Y 72 Panel de mando22 Cart AND 72 Control panel
30 Husillo portaherramientas 80 Dispositivo de reavivado30 Tool spindle 80 Dressing device
31 Tornillo sinfín de rectificado X, Y, Z Ejes de máquina31 Grinding screw X, Y, Z Machine axes
32 Accionamiento de husillo A Eje de pivotamiento herramienta portaherramientas32 Spindle drive A Pivot axis tool holder
40 Torre giratoria B Eje de husillo portaherramientas eje de pivotamiento40 Rotating tower B Spindle axis tool holder pivot axis
41 Revestimiento C141 Coating C1
42 Abertura de ventana Portaherramientas42 Window opening Tool holder
50 Husillo portapiezas C3 Torre giratoria de eje de pivotamiento50 Workpiece spindle C 3 Pivoting axis rotating tower
51 Pieza de trabajo b Ancho del tornillo51 Workpiece b Screw width
60 Sensor de distancia d Diámetro exterior60 Distance sensor d Outside diameter
61 Haz de luz de medición 61 Measuring light beam
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH653202017 | 2017-05-19 | ||
| PCT/EP2018/061775 WO2018210607A1 (en) | 2017-05-19 | 2018-05-08 | Measurement of characteristic variables of a precision machining tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2950104T3 true ES2950104T3 (en) | 2023-10-05 |
Family
ID=88203911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES18721059T Active ES2950104T3 (en) | 2017-05-19 | 2018-05-08 | Measurement of characteristic parameters of a finishing tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2950104T3 (en) |
-
2018
- 2018-05-08 ES ES18721059T patent/ES2950104T3/en active Active
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