IT201900012681A1 - Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico e dispositivo di rilevamento per implementare tale metodo - Google Patents

Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico e dispositivo di rilevamento per implementare tale metodo Download PDF

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Description

D E S C R I Z I O N E
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“METODO DI FUNZIONAMENTO DI UNA MACCHINA UTENSILE A CONTROLLO NUMERICO E DISPOSITIVO DI RILEVAMENTO PER IMPLEMENTARE TALE METODO”
La presente invenzione è relativa ad un metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico, e ad un dispositivo di rilevamento per implementare tale metodo.
Più in dettaglio, la presente invenzione è relativa ad un metodo di calibrazione di una fresatrice a ponte a controllo numerico. Impiego a cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.
Come è noto, le fresatrici a ponte a controllo numerico solitamente comprendono: una grande traversa portante orizzontale, rettilinea e con struttura ad elevata rigidità, che si estende orizzontalmente al disopra del pianale portapezzo, con le due estremità assiali in appoggio scorrevole su due spalle laterali rialzate che si innalzano verticalmente dal basamento, da bande opposte del pianale porta-pezzo, in modo tale da consentire alla traversa portante di traslare orizzontalmente al disopra del pianale porta-pezzo in una direzione orizzontale perpendicolare all’asse longitudinale della trave; un carro mobile che è fissato in modo assialmente scorrevole su di un fianco laterale della traversa portante, in modo tale da potersi spostare lungo la traversa parallelamente all’asse longitudinale della traversa; una trave porta-testa, che è fissata sul carro mobile in posizione verticale, con la possibilità di scorrere sul carro mobile parallelamente al suo asse longitudinale, ossia in direzione verticale, in modo tale da poter variare la distanza dal pianale porta-pezzo sottostante; ed una testa porta-utensile che è dotata di un mandrino porta-utensile usualmente brandeggiante attorno a due assi di riferimento ortogonali tra loro, ed è fissata sulla estremità inferiore della trave porta-testa, in modo tale che l’utensile montato sul mandrino possa raggiungere il pezzo da lavorare fermo in appoggio sul pianale porta-pezzo sottostante.
Le fresatrici a ponte sopra descritte sono infine dotate di una apparecchiatura elettronica di controllo che comanda/ pilota i vari motori e/o attuatori elettromeccanici che sono deputati alla movimentazione della traversa, del carro mobile e della trave porta-testa, ed i motori e/o attuatori elettromeccanici della testa porta-utensile che controllano la posizione angolare/inclinazione del mandrino brandeggiante, in funzione dei segnali provenienti da un sistema di sensori che rileva la posizione della traversa sulle spalle laterali rialzate del basamento, la posizione del carro mobile sulla traversa, la posizione della trave porta-testa sul carro mobile, ed infine la posizione angolare/inclinazione del mandrino rispetto ai due assi di riferimento addizionali.
Chiaramente, il risultato finale della lavorazione di una macchina utensile a controllo numerico (rispetto delle tolleranze dimensionali del pezzo, della qualità/finitura superficiale ecc.) è fortemente influenzato dall’accuratezza dinamica e statica del movimento della testa porta-utensile e del suo mandrino brandeggiante.
In altre parole, il risultato finale della lavorazione di una macchina utensile a controllo numerico è fortemente influenzato dall’accuratezza con cui la macchina utensile riesce a mantenere, durante la lavorazione del pezzo, la posizione spaziale e l’orientamento reali dell’utensile (ossia le coordinate spaziali del centro/vertice dell’utensile e l’orientamento del vettore utensile) coincidenti con la posizione spaziale e l’orientamento teorici/nominali, previsti dalla lavorazione.
Per effettuare lavorazioni meccaniche ad alta precisione, pertanto, è indispensabile rilevare periodicamente gli eventuali scostamenti/errori di movimento/posizione lungo gli assi di riferimento/movimentazione della macchina, solitamente dovuti a deformazioni non previste di parti della struttura portante della macchina utensile e/o della fondazione, in modo tale che l’apparecchiatura elettronica di controllo della macchina possa compensarli.
Come moltissime macchine utensili a controllo numerico, anche le grandi fresatrici a ponte a controllo numerico sono attualmente calibrate con l’ausilio di un’apparecchiatura di rilevamento a laser o con l’ausilio di una sistema di tastatura e calibrazione su sfera (come ad esempio il sistema KindmaticsOpt della Heidenhain), che sono in grado di misurare gli scostamenti/errori di movimento lungo gli assi di riferimento della macchina, ed in aggiunta sono in grado di controllare anche il parallelismo e la planarità dei vari movimenti della macchina.
Purtroppo, la calibrazione della macchina tramite una apparecchiatura di rilevamento a laser o tramite un sistema a tastatura richiedono parecchio tempo, e questo fatto si ripercuote negativamente sulla produttività oraria della macchina utensile.
In aggiunta, il funzionamento e la precisione dell’ apparecchiatura di rilevamento a laser è fortemente influenzata dalla quantità di polveri in sospensione nell’area di lavoro della macchina.
Inoltre, se posizionato nell’area di lavoro della macchina, il pezzo da lavorare può temporaneamente impedire al raggio laser di raggiungere/vedere lo specchietto riflettente posto sul mandrino della macchina, impedendo quindi all’ apparecchiatura di rilevamento di determinare la posizione reale del mandrino.
Di conseguenza, salvo casi eccezionali, la calibrazione della macchina utensile tramite laser deve avvenire con il pianale porta-pezzo completamente sgombro, con tutti i problemi operativi che questo comporta.
Scopo della presente invenzione è quello di ovviare ai limiti operativi insiti nelle apparecchiature di rilevamento a laser e similari.
In accordo con questi obiettivi, secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico come definito nella rivendicazione 1, e preferibilmente, ma non necessariamente, in una qualsiasi delle rivendicazioni da essa dipendenti.
In aggiunta, secondo la presente invenzione viene inoltre realizzato un dispositivo di rilevamento come definito nella rivendicazione 10, e preferibilmente, ma non necessariamente, in una qualsiasi delle rivendicazioni da essa dipendenti.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 è una vista assonometrica di una macchina utensile a controllo numerico durante una fase del metodo di funzionamento secondo i dettami della presente invenzione, con parti asportate per chiarezza;
- la figura 2 è una vista laterale della macchina utensile illustrata in figura 1, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza;
- la figura 3 è una vista frontale del dispositivo di rilevamento visibile nelle figure 1 e 2, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza; mentre
- la figura 4 è una vista assonometrica di una variante realizzativa della macchina utensile a controllo numerico illustrata in figura 1, con parti asportate per chiarezza.
Con riferimento alle figure 1 e 2, con il numero 1 è indicata nel suo complesso una macchina utensile a controllo numerico, che trova utilizzo particolarmente vantaggioso nella fresatura o alesatura di pezzi in metallo di grandi dimensioni.
La macchina utensile 1 comprende essenzialmente: una testa porta-utensile 2, che è dotata di un mandrino portautensile 3 in grado di accogliere un generico utensile (non illustrato), ed è preferibilmente anche in grado di ruotare/ brandeggiare il mandrino porta-utensile 3 attorno ad uno o più assi di rotazione/riferimento inclinati uno rispetto all’altro; ed una struttura portante mobile 4 che sorregge stabilmente la testa porta-utensile 2, ed è in grado di muovere a comando la testa porta-utensile 2 nello spazio circostante il pezzo da lavorare.
Più in dettaglio, la struttura portante mobile 4 è preferibilmente dotata di una serie di motori e/o attuatori elettromeccanici, che sono in grado di muovere in modo controllato le varie parti della struttura portante mobile 4, in modo tale da poter muovere nello spazio la testa portautensile 2 ed il suo mandrino porta–utensile 3.
La macchina utensile 1 in aggiunta comprende anche una apparecchiatura elettronica di controllo 5 che pilota/ comanda i vari organi di movimentazione della struttura portante mobile 4 e preferibilmente anche della testa portautensile 2, in modo tale da poter muovere, durante la lavorazione del pezzo, la testa porta-utensile 2 ed il suo mandrino porta–utensile 3 nello spazio attorno al pezzo da lavorare, per eseguire in modo automatico la o le lavorazioni prefissate del pezzo.
Più in dettaglio, l’apparecchiatura elettronica di controllo 5 è preferibilmente atta a comandare i vari organi di movimentazione della struttura portante mobile 4, e preferibilmente anche i vari organi di movimentazione della testa porta-utensile 2, sulla base dei segnali provenienti da una serie di sensori di posizione (non visibili nelle figure), che sono opportunamente posizionati/distribuiti sulla struttura portante mobile 4, e preferibilmente anche sulla testa porta-utensile 2, in modo tale da poter muovere ed orientare in modo automatico il mandrino porta-utensile 3 nello spazio attorno al pezzo da lavorare, così da eseguire in modo automatico la o le lavorazioni del pezzo precedentemente programmate.
Preferibilmente il mandrino porta-utensile 3 è inoltre un mandrino motorizzato o moto-mandrino, ossia un mandrino in grado di portare in rotazione l’utensile attorno al suo asse longitudinale.
Con riferimento alle figure 1 e 2, nell’esempio illustrato, in particolare, la struttura portante mobile 4 preferibilmente comprende: due spalle laterali 8 rettilinee, che si elevano/innalzano preferibilmente verticalmente da un basamento 9 preferibilmente realizzato in cemento armato, e si estendono orizzontalmente sul medesimo basamento 9 una di fianco all’altra, in modo tale da formare/delimitare un corridoio longitudinale sostanzialmente rettilineo, che preferibilmente si estende a cavallo del piano verticale di mezzeria della macchina; ed un pianale porta-pezzo 10 preferibilmente realizzato in materiale metallico, che è atto a ricevere in appoggio il pezzo da lavorare ed è posizionato sul basamento 9, all’interno del corridoio longitudinale lateralmente delimitato dalle due spalle laterali 8.
Più in dettaglio, le due spalle laterali 8 sono preferibilmente sostanzialmente parallele tra loro, e quindi si estendono sul basamento 9 senza soluzione di continuità, da bande opposte del piano verticale di mezzeria della macchina, rimanendo parallele al medesimo piano verticale di mezzeria. Preferibilmente, le due spalle laterali 8 sono inoltre realizzate in materiale metallico ed opzionalmente hanno una forma sostanzialmente parallelepipeda.
Il pianale porta-pezzo 10, invece, è preferibilmente posizionato a cavallo del piano verticale di mezzeria della macchina, ed è preferibilmente ancorato in modo rigido al basamento 9 sottostante.
Con riferimento alla figura 1, preferibilmente la struttura portante mobile 4 inoltre comprende anche: una grande traversa portante 11, sostanzialmente rettilinea e con struttura ad elevata rigidità, che è preferibilmente realizzata in materiale metallico, si estende a cavallo delle spalle laterali 8 sostanzialmente orizzontalmente e perpendicolarmente al piano verticale di mezzeria della macchina, ed ha le due estremità assiali accoppiate in modo assialmente scorrevole alle due spalle laterali 8, in modo tale da potersi muovere lungo le due spalle laterali 8, ad un’altezza prefissata dal pianale porta-pezzo 10 sottostante, in una prima direzione orizzontale d1 sostanzialmente parallela all’asse longitudinale del corridoio e perpendicolare all’ asse longitudinale A della medesima traversa portante 11; ed un primo dispositivo di movimentazione 12 a controllo elettronico, preferibilmente ad azionamento elettrico od idraulico, che è in grado di spostare, a comando, la traversa portante 11 avanti ed indietro lungo le spalle laterali 8, nella direzione d1.
Convenzionalmente l’asse longitudinale A della traversa portante 11 è inoltre sostanzialmente parallelo all’asse cartesiano X, per cui la direzione d1 risulta essere sostanzialmente parallela all’asse cartesiano Y.
Preferibilmente il corridoio longitudinale delimitato dalle due spalle laterali 8 e la traversa portante 11 hanno inoltre una lunghezza superiore a 3 metri.
Con riferimento alla figura 1, nell’esempio illustrato, in particolare, ciascuna spalla laterale 8 preferibilmente presenta, sulla sua sommità, almeno una e preferibilmente una coppia di guide rettilinee 13 che si estendono orizzontalmente e parallelamente alle spalle laterali 8, ossia parallelamente all’asse cartesiano Y ed al piano di mezzeria della macchina, preferibilmente sostanzialmente per la intera lunghezza della stessa spalla laterale 8.
Preferibilmente ciascuna estremità assiale della traversa portante 11 è invece dotata di un pattino di appoggio, che è calzato/appoggiato in modo assialmente scorrevole direttamente sulla/e guide rettilinee 13 poste sulla sommità della spalla laterale 8, in modo tale da consentire alla traversa portante 11 di spostarsi avanti ed indietro lungo le spalle laterali 8 nella direzione d1.
Il dispositivo di movimentazione 12, invece, è preferibilmente strutturato in modo tale da poter muovere in modo sincronizzato i due pattini di appoggio della traversa portante 11 lungo le corrispondenti guide rettilinee 13, in modo tale da poter spostare a comando l’intera traversa portante 11 nella direzione d1, mantenendola sempre parallela a se stessa ed ortogonale al piano verticale di mezzeria della macchina.
Nell’esempio illustrato, in particolare, il dispositivo di movimentazione 12 preferibilmente include una coppia di motori elettrici lineari, ciascuno dei quali è collocato sulla sommità di una rispettiva spalla laterale 8, ed è in grado di spostare il corrispondente pattino di appoggio della traversa avanti ed indietro lungo le guide rettilinee 8.
Più in dettaglio, ciascun motore elettrico lineare preferibilmente comprende una pista statorica fissa (non visibile nelle figure), ed una slitta traslante (non visibile nelle figure) che è mobile rasente alla pista statorica. La pista statorica si estende sulla sommità della spalla laterale 8, tra le guide rettilinee 13. La slitta traslante è invece fissata in modo rigido sul pattino di appoggio della traversa portante 11, in modo tale da essere localmente affacciata e rasente ad una porzione della pista statorica.
In una forma di realizzazione meno sofisticata, tuttavia, i due pattini di appoggio della traversa portante 11 potrebbero essere spostati avanti ed indietro lungo le guide rettilinee 13 mediante un meccanismo di movimentazione a cremagliere, oppure mediante un meccanismo di movimentazione con vite a ricircolo di sfere, in entrambi i casi azionato da un motore elettrico od idraulico.
Con riferimento alle figure 1 e 2, preferibilmente la struttura portante mobile 4 della macchina inoltre comprende: un carro mobile 14, che è fissato su un fianco laterale della traversa portante 11, con la possibilità di muoversi liberamente lungo la traversa portante 11 parallelamente all’asse longitudinale A della traversa, ossia in una seconda direzione orizzontale d2 sostanzialmente perpendicolare alla direzione d1 ed al piano verticale di mezzeria della macchina; ed un secondo dispositivo di movimentazione 15 a controllo elettronico, preferibilmente ad azionamento elettrico od idraulico, che è in grado di spostare, a comando, il carro mobile 14 avanti ed indietro lungo la traversa portante 11 nella direzione orizzontale d2.
Convenzionalmente l’asse longitudinale A della traversa portante 11 è inoltre sostanzialmente parallelo all’asse cartesiano X, per cui la direzione d2 risulta essere sostanzialmente parallela allo stesso asse cartesiano.
Più in dettaglio, nell’esempio illustrato la traversa portante 11 preferibilmente presenta, su un fianco laterale, almeno una e preferibilmente una coppia di guide rettilinee 16 che si estendono orizzontalmente e parallelamente all’ asse longitudinale A della traversa, preferibilmente sostanzialmente per la intera lunghezza della traversa portante 11. Il carro mobile 14, a sua volta, è preferibilmente accoppiato in modo assialmente scorrevole alla o alle guide rettilinee 16.
Il dispositivo di movimentazione 15, invece, preferibilmente include un singolo motore elettrico lineare, che è posizionato sul fianco laterale della traversa portante 11, ed è in grado di spostare il carro mobile 14 avanti ed indietro lungo le guide rettilinee 16, nella direzione d2.
Più in dettaglio, il motore elettrico lineare del dispositivo di movimentazione 15 preferibilmente comprende una pista statorica fissa (non illustrata), ed una slitta traslante (non illustrata) che è mobile rasente alla pista statorica. La pista statorica si estende sul fianco laterale della traversa portante 11, tra le guide rettilinee 16. La slitta traslante è invece fissata in modo rigido sul carro mobile 14, in modo tale da essere localmente affacciata e rasente ad una porzione della pista statorica.
In una forma di realizzazione meno sofisticata, anche il carro mobile 14 potrebbe essere spostato avanti ed indietro lungo le guide rettilinee 16 mediante un meccanismo di movimentazione a cremagliere oppure mediante un meccanismo di movimentazione con vite a ricircolo di sfere, in entrambi i casi azionato da un motore elettrico od idraulico.
Con riferimento alle figure 1 e 2, preferibilmente la struttura portante mobile 4 inoltre comprende anche: una trave porta-testa 17 sostanzialmente rettilinea, che è preferibilmente realizzata in materiale metallico, ed è fissata sul carro mobile 14 con il suo asse longitudinale B sostanzialmente perpendicolare all’asse longitudinale A della traversa e con la possibilità di scorrere sul carro mobile 14 parallelamente al suo asse longitudinale B; ed un terzo dispositivo di movimentazione 18 a controllo elettronico, preferibilmente ad azionamento elettrico od idraulico, che è in grado di muovere, a comando, la trave porta-testa 17 rispetto al carro mobile 14 parallelamente all’asse longitudinale B della stessa trave porta-testa 17, in modo tale da poter, a comando, variare l’altezza dell’estremità inferiore della trave porta-testa 17 dal basamento 9 sottostante.
Più in dettaglio, la trave porta-testa 17 è preferibilmente fissata sul carro mobile 14 in posizione sostanzialmente verticale, con la possibilità di muoversi assialmente sul carro mobile 14 in una direzione d3 sostanzialmente verticale e sostanzialmente perpendicolare alle direzioni d1 e d2.
Convenzionalmente pertanto l’asse longitudinale B della trave porta-testa 17 è sostanzialmente parallelo all’asse cartesiano Z, per cui la direzione d3 risulta essere sostanzialmente parallela allo stesso asse cartesiano.
Nell’esempio illustrato, in particolare, la trave porta-testa 17 preferibilmente consiste essenzialmente in un grande elemento tubolare rettilineo, con struttura ad elevata rigidità e preferibilmente a sezione rettangolare o quadrata, che è preferibilmente realizzato in materiale metallico ed è accoppiato in modo assialmente scorrevole al carro mobile 14.
Il dispositivo di movimentazione 18, invece, preferibilmente comprende: una vite a ricircolo di sfere (non visibile nelle figure) ad asse verticale, che è interposta tra il carro mobile 14 e la trave porta-testa 17; ed un motore elettrico (non visibile nelle figure) che è alloggiato all’interno del carro mobile 14, ed è atto a trascinare in rotazione la vite a ricircolo di sfere in modo tale da poter, a comando, spostare assialmente la trave porta-testa 17 per avvicinare o allontanare l’estremità inferiore della trave dal basamento 9 sottostante, ossia muovere la trave portatesta 17 nella direzione d3.
Con riferimento alle figure 1 e 2, la testa portautensile 2 è preferibilmente fissata in modo rigido sulla estremità inferiore della trave porta-testa 17, preferibilmente con la possibilità di ruotare attorno ad un primo asse di riferimento C che è preferibilmente sostanzialmente parallelo ed opzionalmente anche coincidente con l’asse longitudinale B della trave porta-testa 17. Il mandrino porta-utensile 3 della testa porta-utensile 2, invece, è preferibilmente in grado di brandeggiare attorno ad un secondo asse di riferimento D che è inclinato rispetto all’asse di riferimento C.
Preferibilmente l’asse D è inoltre sostanzialmente perpendicolare all’asse C e, quindi, all’asse longitudinale B della trave porta-testa 17.
In altre parole, la testa porta-utensile 2 è fissata sulla estremità distale della struttura portante mobile 4 preferibilmente con la possibilità di ruotare/brandeggiare il mandrino porta-utensile 3 attorno a due assi di riferimento C e D aggiuntivi, che sono preferibilmente ortogonali tra loro.
Più in dettaglio, con riferimento alle figure 1 e 2, nell’esempio illustrato la testa porta-utensile 2 è preferibilmente dotata di un fusto o corpo principale 20, che supporta direttamente il mandrino porta-utensile 3, ed è fissato sulla estremità distale della struttura portante mobile 4, o meglio sulla estremità inferiore della trave porta-testa 17, in modo tale da poter ruotare attorno all’ asse di riferimento C; e di un primo dispositivo di movimentazione a controllo elettronico (non visibile nelle figure), preferibilmente ad azionamento elettrico od idraulico, che è in grado, a comando, di ruotare il fusto o corpo principale 20 attorno all’asse C, in modo tale da poter variare a comando la posizione angolare del gruppo mandrino 20 rispetto ad un riferimento angolare prefissato.
Nell’esempio illustrato, in particolare, il primo dispositivo di movimentazione della testa porta-utensile 2 è preferibilmente alloggiato all’interno della trave portatesta 17.
Il mandrino porta-utensile 3, invece, è preferibilmente fissato saldamente sul fusto o corpo principale 20 con la possibilità di ruotare/brandeggiare attorno all’asse di riferimento D, e la testa porta-utensile 2 è preferibilmente dotata anche di secondo dispositivo di movimentazione a controllo elettronico (non visibile nelle figure), preferibilmente ad azionamento elettrico od idraulico, che è in grado, a comando, di ruotare/brandeggiare il mandrino portautensile 3 attorno all’asse D, in modo tale da poter variare la posizione angolare del mandrino 3 rispetto ad un riferimento angolare prefissato.
Più in dettaglio, nell’esempio illustrato il secondo dispositivo di movimentazione della testa porta-utensile 2 è preferibilmente alloggiato all’interno del fusto o corpo principale 20, ed è preferibilmente atto a ruotare/brandeggiare il mandrino porta-utensile 3 attorno all’asse D, in modo tale da poter variare a comando l’angolo di inclinazione del mandrino porta-utensile 3 rispetto alla verticale.
L’apparecchiatura elettronica di controllo 5, a sua volta, è preferibilmente atta a pilotare/comandare i dispositivi di movimentazione 12, 15 e 18 della struttura portante mobile 4, ed opzionalmente anche il o i dispositivi di movimentazione (non visibili nelle figure) della testa porta-utensile 2, in modo tale da poter spostare ed orientare, in modo automatico, il mandrino porta-utensile 3 nello spazio soprastante il pianale porta-pezzo 10.
Più in dettaglio, nell’esempio illustrato l’apparecchiatura elettronica di controllo 5 è preferibilmente programmata/configurata in modo tale da pilotare/comandare i dispositivi di movimentazione 12, 15 e 18 della struttura portante mobile 4, sulla base dei segnali provenienti da una serie di sensori di posizione (non visibili nelle figure), o meglio da una serie di trasduttori di posizione lineare, che sono opportunamente posizionati/distribuiti sulla struttura portante mobile 4. Preferibilmente, l’apparecchiatura elettronica di controllo 5 è inoltre programmata/configurata in modo tale da pilotare/comandare i due dispositivi di movimentazione della testa porta-utensile 2, sulla base dei segnali provenienti da due ulteriori sensori di posizione (non visibili nelle figure), o meglio due trasduttori di posizione angolare, che sono posizionati sulla testa portautensile 2.
I trasduttori di posizione lineare ed angolare sono dei componenti (sensori di posizione) già ampiamente utilizzati nel settore delle macchine utensili a controllo numerico, e non verranno quindi ulteriormente descritti.
Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, inoltre, con il numero 100 è indicato nel suo complesso un dispositivo di rilevamento particolarmente adatto ad essere utilizzato per la calibrazione automatica di una macchina utensile a controllo numerico.
Più in dettaglio, il dispositivo di rilevamento 100 è atto ad essere temporaneamente fissato sulla testa portautensile 2 della macchina utensile 1, ed è inoltre atto a misurare, preferibilmente in modo continuativo, i valori dell’inclinazione dello stesso dispositivo di rilevamento 100 rispetto ad un piano inerziale di riferimento prefissato (non illustrato), che è immobile/fisso nello spazio, ossia ha un assetto costante, ed è preferibilmente anche orizzontale.
In altre parole, il dispositivo di rilevamento 100 è preferibilmente atto a misurare i valori istantanei degli angoli di rollio e/o beccheggio e/o imbardata dello stesso dispositivo di rilevamento 100.
In aggiunta, il dispositivo di rilevamento 100 è preferibilmente anche atto a comunicare, preferibilmente in modo continuativo e preferibilmente mediante segnali ottici e/o wireless, i valori misurati dell’inclinazione dello stesso dispositivo di rilevamento 100 rispetto a detto piano inerziale di riferimento, ossia i valori correnti degli angoli di rollio e/o beccheggio e/o imbardata, all’apparecchiatura elettronica di controllo 5 della macchina utensile 1.
In altre parole, il dispositivo di rilevamento 100 è atto a trasmettere all’esterno, preferibilmente in tempo reale, i valori correnti dell’inclinazione dello stesso dispositivo di rilevamento 100 rispetto ad un piano inerziale di riferimento prefissato (non illustrato), che è immobile/ fisso nello spazio, ossia ha un assetto costante, ed è preferibilmente anche orizzontale.
Più in dettaglio, il dispositivo di rilevamento 100 è preferibilmente atto ad essere temporaneamente innestato nel mandrino porta-utensile 3 della macchina utensile 1, preferibilmente in modo tale da sporgere a sbalzo al disotto della testa porta-utensile 2, ed è atto a fornire in uscita, o meglio trasmettere all’apparecchiatura elettronica di controllo 5, i valori dell’inclinazione (angolo di rollio e/o angolo di beccheggio e/o angolo di imbardata) del vettore utensile associato/corrispondente al dispositivo di rilevamento 100, rispetto a detto piano inerziale di riferimento.
Con riferimento alla figura 3, in particolare il dispositivo di rilevamento 100 comprende: una struttura rigida di supporto 101, preferibilmente almeno parzialmente realizzata in materiale metallico, che è atta ad essere fissata in modo rimovibile sulla testa porta-utensile 2 della macchina utensile 1, preferibilmente a sbalzo al disotto della stessa testa porta-utensile 2; ed uno o più sensori inclinometrici 102, che sono fissati sulla struttura rigida di supporto 101, e sono atti a misurare/determinare, preferibilmente in modo continuativo, l’inclinazione della struttura rigida di supporto 101 rispetto ad un piano inerziale di riferimento che è immobile/fisso nello spazio, ossia ha un assetto costante, ed è preferibilmente anche orizzontale.
In altre parole, il o i sensori inclinometrici 102 sono preferibilmente strutturati in modo tale da misurare/ determinare, preferibilmente in modo continuativo, l’angolo di beccheggio e/o l’angolo di rollio e/o l’angolo di imbardata della struttura rigida di supporto 101.
Preferibilmente il o i sensori inclinometrici 102 hanno inoltre una precisione superiore al millesimo di grado.
Il dispositivo di rilevamento 100 in aggiunta comprende anche una centralina elettronica di controllo 103, che è preferibilmente fissata saldamente sulla struttura rigida di supporto 101, è elettronicamente collegata al o ai sensori inclinometrici 102, ed è in grado di trasmettere all’esterno del dispositivo le misurazioni (angoli di rollio e/o angolo di beccheggio e/o angolo di imbardata) effettuate dal o dai sensori inclinometrici 102, preferibilmente mediante segnali ottici e/o wireless.
Più in dettaglio, la centralina elettronica di controllo 103 è preferibilmente atta a trasmettere le misurazioni (angoli di rollio e/o beccheggio e/o imbardata) effettuate dal o dai sensori inclinometrici 102 all’apparecchiatura elettronica di controllo 5 della macchina utensile 1, preferibilmente mediante segnali ottici o wireless.
Preferibilmente il dispositivo di rilevamento 100 inoltre comprende anche un accumulatore di energia elettrica 104, preferibilmente di tipo ricaricabile, che è fissato saldamente sulla struttura rigida di supporto 101, ed è atto ad alimentare il o i sensori inclinometrici 102 e la centralina elettronica di controllo 103.
Con riferimento alla figura 3, nell’esempio illustrato, in particolare, la struttura rigida di supporto 101 è preferibilmente strutturata per essere fissata/fissabile in modo rigido, ma rimovibile sul mandrino porta-utensile 3 della macchina utensile 1.
Chiaramente la struttura rigida di supporto 101 può essere fissata sul mandrino porta-utensile 3 manualmente oppure in modo automatico dalla macchina utensile 1.
In aggiunta, la struttura rigida di supporto 101 è preferibilmente dotata, al proprio interno, di una cavità o vano all’interno del quale sono alloggiati il o i sensori inclinometrici 102, la centralina elettronica di controllo 103 e preferibilmente anche l’accumulatore di energia elettrica 104.
Più in dettaglio, la struttura rigida di supporto 101 è preferibilmente dotata di un grosso codolo di aggancio 110 preferibilmente realizzato in materiale metallico, che è specificamente sagomato/dimensionato per potersi innestare in modo rimovibile nel, ed essere saldamente trattenuto dal, mandrino porta-utensile 3 della macchina utensile 1.
In aggiunta, la struttura rigida di supporto 101 preferibilmente comprende: un corpo rigido piastriforme 111, preferibilmente realizzato in materiale metallico, che è fissato in modo rigido alla base del codolo di aggancio 110, preferibilmente in modo tale da essere sostanzialmente perpendicolare all’asse longitudinale L del codolo; ed opzionalmente anche una calotta protettiva 112, preferibilmente realizzata in materiale plastico, che ha una forma grosso modo a campana ed è calzata sul/accoppiata al corpo rigido piastriforme 111, dalla parte opposta rispetto al codolo di aggancio 110, in modo tale da formare/delimitare una cavità chiusa.
Nell’esempio illustrato, pertanto, il vettore utensile associato al dispositivo di rilevamento 100 preferibilmente coincide con l’asse longitudinale L del codolo di aggancio 110.
Il o i sensori inclinometrici 102, la centralina elettronica di controllo 103 e preferibilmente anche l’accumulatore di energia elettrica 104, invece, sono preferibilmente fissati saldamente sul corpo rigido piastriforme 111, preferibilmente dalla parte opposta rispetto al codolo sporgente 110 e preferibilmente al disotto della calotta protettiva 112.
In altre parole, il o i sensori inclinometrici 102, la centralina elettronica di controllo 103 e l’accumulatore di energia elettrica 104 sono preferibilmente alloggiati all’ interno della cavità delimitata dalla calotta protettiva 112 e dal corpo rigido piastriforme 111.
Nell’esempio illustrato, in particolare, il o i sensori inclinometrici 102 sono preferibilmente fissati direttamente sulla faccia inferiore del corpo rigido piastriforme 111, dalla parte opposta rispetto al codolo sporgente 110. La centralina elettronica di controllo 103 e preferibilmente anche l’accumulatore di energia elettrica 104, invece, sono preferibilmente fissati ad una intelaiatura rigida intermedia 113 che, a sua volta, è fissata sul corpo rigido piastriforme 111, dalla parte opposta rispetto al codolo di aggancio 110.
Il o i sensori inclinometrici 102 sono quindi posizionati tra il corpo rigido piastriforme 111 e la centralina elettronica di controllo 103, dalla parte opposta rispetto al codolo di aggancio 110.
Con riferimento alla figura 3, nell’esempio illustrato, inoltre, il dispositivo di rilevamento 100 è preferibilmente dotato di due sensori inclinometrici 102 monoassiali, che sono fissati/posizionati sulla struttura rigida di supporto 101, o meglio sulla faccia inferiore del corpo rigido piastriforme 111, uno perpendicolare all’altro, in modo tale da poter rilevare le inclinazioni rispetto a due assi di riferimento ortogonali tra loro. Preferibilmente, i due sensori inclinometrici 102 sono inoltre posizionati/fissati sulla struttura rigida di supporto 101, o meglio sul corpo rigido piastriforme 111, in modo tale da essere sostanzialmente complanari tra loro.
Il primo sensore inclinometrico 102 è quindi atto a misurare, in tempo reale, l’angolo di rollio della struttura rigida di supporto 101, mentre il secondo sensore inclinometrico 102 è atto a misurare, in tempo reale, l’angolo di beccheggio della struttura rigida di supporto 101.
Preferibilmente il o i sensori inclinometrici 102 del dispositivo di rilevamento 100 sono inoltre dei sensori inclinometrici MEMS (acronimo di Micro Electro-Mechanical Systems).
Nell’esempio illustrato, in particolare, i sensori inclinometrici 102 sono preferibilmente dei sensori inclinometrici MEMS prodotti dalla società SHANGHAI VIGOR TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co. Ltd., dalla società statunitense JEWELL INSTRUMENTS LLC, oppure dalla multinazionale italofrancese ST MICROELECTRONICS.
Essendo componenti elettronici facilmente reperibili sul mercato, i sensori inclinometrici MEMS non verranno ulteriormente descritti.
La centralina elettronica di controllo 103, invece, è preferibilmente programmata/configurata in modo tale da raccogliere e trasmettere in tempo reale all’apparecchiatura elettronica di controllo 5, le misurazioni (ossia l’angolo di rollio e l’angolo di beccheggio) effettuate dai due sensori inclinometrici monoassiali 102.
Con riferimento alle figure 1 e 2, l’apparecchiatura elettronica di controllo 5 della macchina utensile 1, a sua volta, è preferibilmente programmata/configurata in modo tale da ricevere ed elaborare le misurazioni (gli angoli di rollio e/o beccheggio) effettuate dal dispositivo di rilevamento 100, in modo tale da creare e/o memorizzare al proprio interno almeno una mappa digitale M (illustrata schematicamente in figura 1) che contiene i valori reali dell’ inclinazione (angoli di rollio e/o beccheggio e/o imbardata) del dispositivo di rilevamento 100, o meglio del vettore utensile associato al dispositivo di rilevamento 100, in una moltitudine di punti di controllo appartenenti ad uno stesso piano di rilevamento P, che è posizionato ad una data quota/ altezza dal suolo, o meglio dal basamento 9.
In altre parole, il piano di rilevamento P è preferibilmente disposto orizzontalmente.
Chiaramente la mappa digitale M contiene anche le coordinate spaziali di ogni punto di controllo del piano di rilevamento P, in cui è stata misurata l’inclinazione del dispositivo di rilevamento 100.
In aggiunta, i punti di controllo sono preferibilmente associati ad un mandrino porta-utensile 3 disposto in posizione verticale, e sono preferibilmente spaziati in modo sostanzialmente regolare/uniforme su tutto il piano di rilevamento P.
Più in dettaglio, l’apparecchiatura elettronica di controllo 5 della macchina utensile 1 è preferibilmente programmata/configurata in modo tale da creare e memorizzare al proprio interno una pluralità di mappa digitali M, ciascuna delle quali è associata ad una diversa altezza della testa porta-utensile 2.
Nell’esempio illustrato, inoltre, la/ciascuna mappa digitale M contiene gli angoli di rollio e di beccheggio del dispositivo di rilevamento 100, o meglio del vettore utensile associato al dispositivo di rilevamento 100, in tutti i punti di controllo del piano di rilevamento P.
Preferibilmente, l’apparecchiatura elettronica di controllo 5 della macchina utensile 1 è infine programmata/ configurata in modo tale da correggere, punto per punto durante la lavorazione del pezzo, la posizione spaziale (centro dell’utensile) e/o l’orientamento dell’utensile montato sul mandrino porta-utensile 3, sulla base dei valori dell’inclinazione reali del vettore utensile presenti nella o nelle mappe digitali M sopra menzionate.
Il funzionamento della macchina utensile 1 è facilmente desumibile da quanto sopra scritto.
In condizioni ideali, assumendo di bloccare il mandrino porta-utensile 3 in posizione verticale, il dispositivo di rilevamento 100 dovrebbe rilevare, in ogni punto del piano di rilevamento P, dei valori dell’inclinazione del vettore utensile (angolo di rollio ed angolo di beccheggio) sempre uguali a zero.
Nella realtà, a causa delle deformazioni geometriche a cui è normalmente soggetta la struttura portante mobile 4 (le deformazioni possono essere dovute, ad esempio, al cedimento non uniforme delle fondazioni, a dilatazioni termiche localizzate, ad incremento dei giochi meccanici e/o dell’ usura degli organi meccanici in movimento), il dispositivo di rilevamento 100 misura, in ogni punto del piano di rilevamento P, dei valori dell’inclinazione del vettore utensile (angolo di rollio ed angolo di beccheggio) che variano da punto a punto e sono normalmente leggermente diversi da zero, ovvero sono sempre diversi dai valori ideali/di progetto.
L’apparecchiatura elettronica di controllo 5 della macchina utensile 1 può utilizzare, in tempo reale durante la lavorazione del pezzo, la o le mappe digitali M sopra menzionate per determinare, nel punto in cui si trova momentaneamente l’utensile, lo scostamento dell’inclinazione del vettore utensile (angolo di rollio ed angolo di beccheggio) rispetto ai valori ideali, e quindi correggere/compensare in tempo reale la posizione spaziale e/o l’orientamento dell’ utensile montato sul mandrino porta-utensile 3.
Per quanto riguarda invece la calibrazione della macchina utensile 1, il metodo di funzionamento della macchina utensile 1 in primo luogo prevede la fase di posizionare/ fissare il dispositivo di rilevamento 100 sulla testa portautensile 2 della macchina utensile 1.
Più in dettaglio, il metodo di funzionamento della macchina utensile 1 preferibilmente prevede la fase di innestare il dispositivo di rilevamento 100 nel mandrino 3 della testa porta-utensile 2, ed in aggiunta la fase di bloccare/immobilizzare il mandrino porta-utensile 3 in una posizione prefissata.
Ancora più in dettaglio, durante la calibrazione della macchina utensile 1, il metodo di funzionamento della macchina utensile 1 preferibilmente prevede di disporre/ orientare e poi bloccare il mandrino porta-utensile 3 in una posizione prefissata e preferibilmente verticale, in modo tale che il vettore utensile corrispondente al dispositivo di rilevamento 100, ossia l’asse L, sia teoricamente in posizione verticale.
Dopo aver collocato/fissato il dispositivo di rilevamento 100 sulla testa porta-utensile 2, il metodo di funzionamento/calibrazione della macchina utensile 1 prevede di
- muovere la testa porta-utensile 2 nello spazio in modo tale da posizionare il dispositivo di rilevamento 100 su di un piano di rilevamento P1 prefissato; e poi - muovere la testa porta-utensile 2 nello spazio, preferibilmente sempre parallelamente al piano di rilevamento P1, in modo tale da posizionare il dispositivo di rilevamento 100 in successione in una moltitudine di punti di controllo distribuiti su detto piano di rilevamento P1, e creare almeno una prima mappa digitale M1 contenente i valori dell’inclinazione del dispositivo di rilevamento 100 rispetto al piano inerziale di riferimento, in ciascuno di detti punti di controllo del piano di rilevamento P1.
Preferibilmente il piano di rilevamento P1 è inoltre orizzontale.
In altre parole, durante la calibrazione, il metodo di funzionamento della macchina utensile 1 preferibilmente comprende le fasi di:
- posizionare la testa porta-utensile 2 ad un’altezza prefissata dal suolo, o meglio dal basamento 9, in modo tale da collocare il dispositivo di rilevamento 100 su di un piano di rilevamento P1 che si trova ad un’altezza h1 prefissata dal suolo, o meglio dal basamento 9;
- muovere la testa porta-utensile 2 avanti ed indietro orizzontalmente (ossia muovere lungo gli assi X ed Y) in modo tale da posizionare il dispositivo di rilevamento 100 in una moltitudine di punti di controllo distribuiti sul piano di rilevamento P1;
- creare almeno una prima mappa digitale M1 che contiene i valori dell’inclinazione (angolo di rollio ed angolo di beccheggio) del dispositivo di rilevamento 100 rispetto al piano inerziale di riferimento, o meglio i valori dell’inclinazione del vettore utensile associato al dispositivo di rilevamento 100, nei singoli punti di controllo appartenenti al piano di rilevamento P1.
Più in dettaglio, la creazione della mappa digitale M1 preferibilmente prevede di elaborare i segnali provenienti dal dispositivo di rilevamento 100 per determinare e memorizzare i valori dell’inclinazione (angolo di rollio ed angolo di beccheggio) del dispositivo di rilevamento 100, o meglio del vettore utensile associato al dispositivo di rilevamento, in tutti i punti di controllo del piano di rilevamento P1.
Preferibilmente detti punti di controllo sono inoltre distribuiti in modo sostanzialmente regolare/uniforme su tutto il piano di rilevamento P1.
Dopo aver creato/elaborato la mappa digitale M1 associata al piano di rilevamento P1, il metodo di funzionamento/ calibrazione della macchina utensile 1 preferibilmente comprende anche le fasi di:
- muovere la testa porta-utensile 2 nello spazio in modo tale da collocare il dispositivo di rilevamento 100 su di un secondo piano di rilevamento P2 prefissato, distinto da e parallelo al piano di rilevamento P1; e poi
- muovere la testa porta-utensile 2 nello spazio, preferibilmente sempre parallelamente al piano di rilevamento P2, in modo tale da posizionare il dispositivo di rilevamento 100 in successione in una moltitudine di punti di controllo distribuiti sul piano di rilevamento P2, e creare una seconda mappa digitale M2 contenente i valori dell’inclinazione del dispositivo di rilevamento 100 rispetto al piano inerziale di riferimento nei singoli punti di controllo del piano di rilevamento P2. Più in dettaglio, il metodo di funzionamento/calibrazione della macchina utensile 1 preferibilmente comprende anche le fasi di:
- spostare verticalmente la testa porta-utensile 2 (ossia muovere lungo l’asse Z), in modo tale da collocare il dispositivo di rilevamento 100 su di un secondo piano di rilevamento P2 che si trova ad una altezza h2 prefissata dal suolo, o meglio dal basamento 9, maggiore o minore dell’altezza h1; e poi
- muovere la testa porta-utensile 2 avanti ed indietro orizzontalmente (ossia muovere lungo gli assi X ed Y) in modo tale da posizionare il dispositivo di rilevamento 100 in una moltitudine di punti di controllo distribuiti sul piano di rilevamento P2;
- creare almeno una seconda mappa digitale M2 che contiene i valori dell’inclinazione (angolo di rollio ed angolo di beccheggio) del dispositivo di rilevamento 100 rispetto al piano inerziale di riferimento, o meglio i valori dell’inclinazione del vettore utensile associato al dispositivo di rilevamento 100, in tutti i punti di controllo appartenenti al piano di rilevamento P2.
In aggiunta, durante la procedura di calibrazione, il metodo di funzionamento della macchina utensile 1 preferibilmente prevede di reiterare/ripetere le tre fasi sopra indicate n-volte, in modo tale da creare una serie/pluralità di mappe digitali Mn, ciascuna delle quali è univocamente associata ad un rispettivo piano di rilevamento Pn, e contiene i valori dell’inclinazione (angolo di rollio ed angolo di beccheggio) del dispositivo di rilevamento 100 rispetto al piano inerziale di riferimento, in una moltitudine di punti di controllo appartenenti a detto piano di rilevamento Pn.
In altre parole, durante la procedura di calibrazione, il metodo di funzionamento della macchina utensile 1 prevede di spostare verticalmente la testa porta-utensile 2 n-volte, in modo tale da posizionare il dispositivo di rilevamento 100 in successione su di una serie di piani di rilevamento P2, P3... Pn, paralleli al piano di rilevamento P1, e di creare una serie di mappe digitali M2, M3... Mn, ciascuna delle quali contiene i valori della inclinazione (angolo di rollio ed angolo di beccheggio) del dispositivo di rilevamento 100 in una moltitudine di punti di controllo appartenenti al corrispondente piano di rilevamento P2, P3... Pn.
Preferibilmente i piani di rilevamento P1, P2... Pn sono inoltre disposti ad una distanza prestabilita e costante uno dall’altro. In altre parole, i piani di rilevamento P1, P2... Pn sono preferibilmente spaziati verticalmente in modo regolare.
Chiaramente, il metodo di funzionamento/calibrazione della macchina utensile 1 sopra descritto è implementabile anche quando il dispositivo di rilevamento 100 è fissato permanentemente sulla testa porta-utensile 2.
In altre parole, il dispositivo di rilevamento 100 è incorporato nella testa porta-utensile 2.
I vantaggi associati alla calibrazione della macchina utensile 1 mediante il dispositivo di rilevamento 100 sono notevoli.
In primo luogo, prove sperimentali hanno evidenziato che la procedura sopra descritta consente di calibrare una macchina utensile molto più rapidamente di qualsiasi sistema a laser, con tutti i vantaggi operativi che ne conseguono.
Inoltre la procedura di calibrazione sopra descritta può essere utilizzata anche quando c’è un pezzo da lavorare fermo sul pianale porta-pezzo 10, con tutti i vantaggi operativi che questo comporta.
In questo caso, infatti, l’apparecchiatura elettronica di controllo 5 muoverà orizzontalmente la testa portautensile 2, in modo tale da evitare che il dispositivo di rilevamento 100, spostandosi sul piano di rilevamento Pn, vada a sbattere contro il pezzo da lavorare.
In aggiunta, il metodo di funzionamento/calibrazione sopra descritto può essere utilizzato per creare una o più mappe digitali M solo nell’intorno del pezzo da lavorare, o di una parte dello stesso.
Risulta infine chiaro che alla macchina utensile 1 ed al metodo di calibrazione sopra descritti possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione.
Per esempio, con riferimento alla figura 4, in una diversa forma di realizzazione, la struttura portante mobile 4 della macchina utensile 1 potrebbe essere una struttura a montante mobile.
In altre parole, la struttura portante mobile 4 potrebbe comprendere: una grande colonna portante mobile 201 preferibilmente di forma sostanzialmente parallelepipeda, che si erge a sbalzo in direzione sostanzialmente verticale, ossia parallelamente all’asse cartesiano Z, da una piattaforma di appoggio 202 di forma oblunga, ed è in grado di spostarsi orizzontalmente sulla medesima piattaforma di appoggio 202 in una direzione d4 orizzontale che risulta essere sostanzialmente parallela all’asse cartesiano X e perpendicolare all’asse longitudinale F della medesima colonna portante 201; ed un dispositivo di movimentazione 203 preferibilmente ad azionamento elettrico od idraulico, che è atto a spostare, a comando, la colonna portante 201 avanti ed indietro lungo piattaforma di appoggio 202 nella direzione d4.
In aggiunta, in questa forma di realizzazione alternativa, la struttura portante mobile 4 comprende anche: una slitta mobile 204, che è montata scorrevole sul fianco laterale della colonna portante 201 parallelamente all’asse longitudinale F della colonna, in modo tale da potersi spostare liberamente lungo il corpo della colonna portante 201 in una direzione d5 parallela all’asse longitudinale F della colonna, ossia in una direzione sostanzialmente verticale e parallela all’asse cartesiano Z; ed un secondo dispositivo di movimentazione (non visibile nella figura), preferibilmente ad azionamento elettrico od idraulico, che è atto a spostare a comando la slitta mobile 204 verso l’alto e verso il basso lungo la colonna portante 201, nella direzione d5, in modo tale da variare l’altezza della slitta mobile 204 dal suolo.
Con riferimento alla figura 4, in questa forma di realizzazione alternativa, inoltre, la struttura portante mobile 4 comprende anche: una lunga trave porta-testa 205, rettilinea e preferibilmente di forma sostanzialmente prismatica, che si estende a sbalzo ed orizzontalmente dalla slitta mobile 204 ortogonalmente all’asse longitudinale F della colonna ed alla direzione d5, ossia rimanendo sostanzialmente parallela all’asse cartesiano Y, ed è accoppiata in modo scorrevole alla slitta 204 in modo tale da potersi muovere in una direzione d6 che risulta essere localmente parallela all’asse longitudinale G della trave porta-testa 205, ossia parallela all’asse cartesiano Y; ed un terzo dispositivo di movimentazione (non visibile nella figura), preferibilmente ad azionamento elettrico od idraulico, che è atto a spostare a comando la trave porta-testa 205 avanti ed indietro sulla slitta mobile 204, nella direzione d6, in modo tale da poter variare a comando la lunghezza del tratto della trave porta-testa 205 che sporge a sbalzo dalla colonna portante 201 parallelamente al suolo.
La tesa porta-utensile 2 è ovviamente posizionata sulla estremità distale della trave porta-testa 205.
Più in dettaglio, in questa forma di realizzazione la testa porta-utensile 2 è preferibilmente fissata in modo assialmente girevole sulla estremità distale della trave porta-testa 205, con la possibilità di ruotare attorno ad un asse di riferimento C sostanzialmente parallelo ed opzionalmente anche coincidente con l’asse longitudinale G della trave porta-testa 205, ossia sostanzialmente orizzontale.
Il mandrino porta-utensile 3, invece, è preferibilmente montato sul fusto o corpo principale 20 della testa portautensile 2 con la possibilità di ruotare/brandeggiare attorno ad un asse di riferimento D che è preferibilmente, ma non necessariamente, inclinato di circa 45° rispetto all’asse C e/o all’asse longitudinale G della trave portatesta 205.
Con riferimento alla figura 4, anche in questo caso il metodo di funzionamento della macchina utensile 1 preferibilmente prevede, durante la procedura di calibrazione della macchina utensile 1, di disporre/orientare e poi bloccare il mandrino porta-utensile 3 in una posizione operativa prefissata e tale per cui il vettore utensile corrispondente al dispositivo di rilevamento 100, ossia l’asse L, sia teoricamente in posizione verticale.
In una forma di realizzazione meno sofisticata, infine, il dispositivo di rilevamento 100 potrebbe comunicare con l’apparecchiatura elettronica di controllo 5 tramite segnali elettrici.
In altre parole, il dispositivo di rilevamento 100 potrebbe essere collegato all’apparecchiatura elettronica di controllo 5 via cavo.

Claims (18)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - dotare la testa porta-utensile (2) della macchina utensile a controllo numerico (1) di un dispositivo di rilevamento (100), che è atto a misurare i valori dell’ inclinazione dello stesso dispositivo di rilevamento (100) rispetto ad un piano inerziale di riferimento prefissato; - muovere la testa porta-utensile (2) nello spazio in modo tale da posizionare detto dispositivo di rilevamento (100) in successione in una moltitudine di punti di controllo distribuiti su un primo piano di rilevamento (P1), e creare almeno una prima mappa digitale (M1) che contiene i valori dell’inclinazione del dispositivo di rilevamento (100) rispetto al piano inerziale di riferimento, in ciascuno di detti punti di controllo.
  2. 2. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - muovere la testa porta-utensile (2) nello spazio in modo tale da posizionare detto dispositivo di rilevamento (100) in successione in uno o più ulteriori piani di rilevamento (P2, P3, Pn), paralleli a e distinti da detto primo piano di rilevamento (P1); - muovere la testa porta-utensile (2) nello spazio in modo tale da posizionare detto dispositivo di rilevamento (100) in successione in una moltitudine di punti di controllo distribuiti su ciascuno di detti ulteriori piani di rilevamento (P2, P3, Pn), e creare un corrispondente numero di ulteriori mappe digitali (M2, M3, Mn) ciascuna delle quali contiene i valori dell’inclinazione del dispositivo di rilevamento (100) rispetto al piano inerziale di riferimento, in tutti i punti di controllo appartenenti ad uno stesso ulteriore piano di rilevamento (P2, P3, Pn).
  3. 3. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto primo piano di rilevamento (P1) è orizzontale.
  4. 4. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui detti primo ed ulteriore/i piani di rilevamento (P1, P2, P3, Pn) sono disposti ad una distanza prestabilita e costante uno dall’altro.
  5. 5. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti punti di controllo sono distribuiti in modo sostanzialmente regolare/uniforme sul corrispondente piano di rilevamento (P).
  6. 6. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la creazione della mappa digitale (M) prevede di elaborare i segnali provenienti dal dispositivo di rilevamento (100) per determinare e memorizzare i valori dell’inclinazione del dispositivo di rilevamento (100) in ciascun punto di controllo di detto piano di rilevamento (P).
  7. 7. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di dotare la testa portautensile (2) della macchina utensile a controllo numerico (1) di un dispositivo di rilevamento (100), prevede di fissare il dispositivo di rilevamento (100) sulla testa portautensile (2) temporaneamente ed in modo rimovibile.
  8. 8. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico secondo la rivendicazione 7, in cui il dispositivo di rilevamento (100) è inserito in modo rimovibile nel mandrino porta-utensile (3) della testa portautensile (2).
  9. 9. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere anche la fase di bloccare/ immobilizzare il mandrino porta-utensile (3) della testa porta-utensile (2) in una posizione prefissata.
  10. 10. Metodo di funzionamento di una macchina utensile a controllo numerico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere anche la fase di correggere, durante la lavorazione del pezzo, continuativamente la posizione spaziale e/o l’orientamento dell’utensile sulla base di detta almeno una mappa digitale (M1).
  11. 11. Dispositivo di rilevamento (100) per la calibrazione di macchine utensili a controllo numerico (1) caratterizzato dal fatto di comprendere: una struttura rigida di supporto (101), che è atta ad essere fissata in modo rimovibile sulla testa porta-utensile (2) della macchina utensile a controllo numerico (1); ed uno o più sensori inclinometrici (102), che sono fissati sulla struttura rigida di supporto (101) e sono atti a misurare/determinare l’inclinazione di detta struttura rigida di supporto (101) rispetto ad un piano inerziale di riferimento prefissato.
  12. 12. Dispositivo di rilevamento secondo la rivendicazione 11, in cui la struttura rigida di supporto (101) include un codolo di aggancio (110), che è specificamente sagomato/ dimensionato per potersi innestare in modo rimovibile nel mandrino porta-utensile (3) della macchina utensile (1).
  13. 13. Dispositivo di rilevamento secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzato dal fatto di comprendere anche una centralina elettronica di controllo (103), che è elettronicamente collegata a detto o detti sensori inclinometrici (102), ed è atta a trasmettere all’esterno del dispositivo le misurazioni effettuate da detto o detti sensori inclinometrici (102).
  14. 14. Dispositivo di rilevamento secondo la rivendicazione 13, in cui la centralina elettronica di controllo (103) trasmette all’esterno del dispositivo le misurazioni effettuate da detto o detti sensori inclinometrici (102) mediante segnali ottici e/o wireless.
  15. 15. Dispositivo di rilevamento secondo la rivendicazione 14, in cui la struttura rigida di supporto (101) è dotata di una cavità o vano all’interno del quale sono alloggiati il o i sensori inclinometrici (102) e la centralina elettronica di controllo (103).
  16. 16. Dispositivo di rilevamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 15, caratterizzato dal fatto di essere dotato di due sensori inclinometrici (102) che sono fissati/ posizionati sulla struttura rigida di supporto (101) uno ortogonale all’altro, in modo tale da poter misurare le inclinazioni rispetto a due assi di riferimento ortogonali tra loro.
  17. 17. Dispositivo di rilevamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 16, in cui detto o detti sensori inclinometrici (102) sono dei sensori inclinometrici MEMS.
  18. 18. Macchina utensile a controllo numerico (1) del tipo comprendente: una testa porta-utensile (2) che è dotata di un mandrino porta-utensile (3) in grado di alloggiare un utensile; una struttura portante mobile (4), che sorregge detta testa porta-utensile (2), ed è dotata di organi di movimentazione (12, 15, 18) i quali sono atti a muovere la testa porta-utensile (2) nello spazio circostante il pezzo da lavorare, durante la lavorazione del pezzo; ed una apparecchiatura elettronica di controllo (5) che comanda almeno i vari organi di movimentazione (12, 15, 18) della struttura portante mobile (4); la macchina utensile essendo caratterizzata dal fatto che l’apparecchiatura elettronica di controllo (5) è in grado di comunicare con il dispositivo di rilevamento (100) come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 17, per ricevere le misurazioni effettuate dallo stesso dispositivo di rilevamento (100).
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CN201980099940.1A CN114303109A (zh) 2019-07-23 2019-10-04 数控机床的操作方法以及用于实施这样的方法的检测装置
EP19809913.7A EP4004660A1 (en) 2019-07-23 2019-10-04 Operating method of a numerical-control machine tool and detection device for implementing such method
MX2022000870A MX2022000870A (es) 2019-07-23 2019-10-04 Metodo de operacion de una maquina herramienta de control numerico y dispositivo de deteccion para la implementacion de dicho metodo.
US17/629,307 US11934170B2 (en) 2019-07-23 2019-10-04 Operating method of a numerical-control machine tool and detection device for implementing such method
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5834623A (en) * 1995-03-03 1998-11-10 Ignagni; Mario B. Apparatus and method to provide high accuracy calibration of machine tools

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU1486101A (en) * 1999-11-12 2001-06-06 Brian S. Armstrong Image metrology methods and apparatus
ATE402395T1 (de) 2000-05-31 2008-08-15 Unova Ind Automation Sys Inc Verfahren und einrichtung zum kalibrieren einer drehachse
DE10297651T5 (de) * 2002-02-07 2005-05-19 Mitsubishi Denki K.K. Numerisches Steuerverfahren und numerisches Steuersystem
AU2002349831A1 (en) * 2002-10-11 2004-05-04 Fidia S.P.A. System and process for measuring, compensating and testing numerically controlled machine tool heads and/or tables
US7245982B2 (en) * 2002-10-11 2007-07-17 Fidia S.P.A. System and process for measuring, compensating and testing numerically controlled machine tool heads and/or tables
CN100507778C (zh) * 2005-01-19 2009-07-01 三菱电机株式会社 定位装置及定位方法
JP2007229892A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Honda Motor Co Ltd ワーク位置決めテーブル
EP2221692B1 (en) 2007-11-02 2016-07-27 Makino Milling Machine Co. Ltd. Numerically controlled machine tool and numerical control device
ITBO20080405A1 (it) * 2008-06-26 2009-12-27 Minganti International Ltd Apparato per la corretta centratura sulla pinza magnetica a piattaforma del mandrino verticale di una macchina utensile, di pezzi da lavorare di forma tonda ed anche di grandi dimensioni e di notevole peso e relativo metodo di funzionamento.
CN102947049B (zh) * 2010-04-23 2015-08-05 株式会社牧野铣床制作所 主轴单元、工作台单元以及机床
IT1402471B1 (it) * 2010-09-08 2013-09-13 Camozzi Machine Tools S P A Ora Innse Berardi S P A Macchina utensile di grandi dimensioni munita di un dispositivo per la rilevazione e la correzione delle deformazioni
EP2492635B1 (de) * 2011-02-22 2013-05-29 Siemens Aktiengesellschaft Kalibrierverfahren für einen kugelförmigen Messtaster
GB201321594D0 (en) 2013-12-06 2014-01-22 Renishaw Plc Calibration of motion systems
JP2016078177A (ja) * 2014-10-17 2016-05-16 三菱重工業株式会社 工作機械
CN107737952A (zh) * 2017-09-29 2018-02-27 重庆市普创长顺机械有限公司 带分度机构的数控机床主轴箱系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5834623A (en) * 1995-03-03 1998-11-10 Ignagni; Mario B. Apparatus and method to provide high accuracy calibration of machine tools

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GREGORY W. VOGL ET AL: "Inertial Measurement Unit for On-Machine Diagnostics of Machine Tool Linear Axes", 2016 ANNUAL CONFERENCE OF THE PROGNOSTICS AND HEALTH MANAGEMENT SOCIETY, 1 October 2016 (2016-10-01), XP055682732 *

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