ES2275401A1 - Additional control device for use in machine with numerical control (NC) machine, has electronic module that calculates measurements of distance relative to header and tool head, and NC unit electrically connected to electronic module - Google Patents
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Abstract
Dispositivo adicional de control para máquina con control numérico.Additional machine control device With numerical control.
El dispositivo adicional de control tiene sujeto al cabezal a través de un elemento de conexión mecánica un componente para medir la distancia radial relativa al cabezal, tanto en el portaherramienta como en la parte cilíndrica. El dispositivo tiene un componente para la protección, cubre el componente para medir la distancia, el elemento de conexión mecánica y como mínimo, parcialmente el área de medida. El dispositivo tiene un módulo de elementos electrónicos para el cálculo de resultados relativos a las mediciones. El control numérico tiene conexión eléctrica con el módulo de elementos electrónicos.The additional control device has subject to the head through a mechanical connection element a component to measure the radial distance relative to the head, both in the tool holder as in the cylindrical part. The device It has a component for protection, it covers the component for measure the distance, the mechanical connection element and at a minimum, partially the measurement area. The device has a module electronic elements for the calculation of results related to measurements. The numerical control has an electrical connection with the electronic elements module.
Description
Dispositivo adicional de control para máquina con control numérico.Additional machine control device With numerical control.
La invención pertenece a la ingeniería conectada a la industria de máquinas-herramienta con control numérico.The invention belongs to connected engineering to the machine tool industry with control numerical.
Dentro de las soluciones técnicas conocidas tenemos a la Patente WO2004018149. En esta patente para máquina con control numérico, la máquina está dotada de un cuerpo, de una mesa para la fijación de la pieza de trabajo conectada al cuerpo, de un cabezal conectado al cuerpo, conectados la mesa y el cabezal con el cuerpo presentan la posibilidad de un movimiento relativo en tres dimensiones con la ayuda de motores los cuales están conectados eléctricamente con el control numérico, de un portaherramienta que está sujeto al cabezal, con la posibilidad de rotar con la ayuda del motor conectado eléctricamente al control numérico, de una herramienta de trabajo conectada al portaherramienta.Within the known technical solutions We have the patent WO2004018149. In this machine patent with numerical control, the machine is equipped with a body, a table for fixing the workpiece connected to the body, of a head connected to the body, connected the table and the head with the body present the possibility of a relative movement in three dimensions with the help of motors which are connected electrically with the numerical control, of a tool holder that is attached to the head, with the possibility of rotating with the help of motor electrically connected to the numerical control, of a work tool connected to the tool holder.
En esta patente no se muestran mecanismos que garanticen la fiabilidad y seguridad de la máquina y del proceso de mecanizado.This patent does not show mechanisms that guarantee the reliability and safety of the machine and the process of machining
También dentro de las soluciones técnicas
conocidas está el Harmonizer® un producto de Manufacturing
Laboratorios, Inc., su descripción puede ser consultada en la
siguiente dirección:
http://www.mfg-labs.com/mfg-labs/
Harmonizer/.
El Harmonizer® cuenta con un micrófono para la detección de la
vibración durante el proceso de mecanizado. Esta solución presenta
el inconveniente de ser muy susceptible a ruidos externos, por
ejemplo si se tiene más de una máquina dentro de un determinado
espacio.Also within the known technical solutions is the Harmonizer® a product of Manufacturing Laboratories, Inc., its description can be consulted at the following address: http://www.mfg-labs.com/mfg-labs/
Harmonizer / . The Harmonizer® has a microphone for vibration detection during the machining process. This solution has the disadvantage of being very susceptible to external noise, for example if you have more than one machine within a certain space.
En esta solución no se muestran mecanismos que garanticen la fiabilidad y seguridad de la máquina y del proceso de mecanizado.This solution does not show mechanisms that guarantee the reliability and safety of the machine and the process of machining
El dispositivo adicional de control para máquina con control numérico tiene conectado al cabezal (4), a través de un elemento de conexión mecánica (16), un componente para medir la distancia (9) radial relativa al cabezal (4) tanto en el portaherramienta (5) como en la parte cilíndrica (7) y un módulo de elementos electrónicos (10) para el cálculo de resultados relativos a las mediciones. El control numérico (1) tiene conexión eléctrica con el módulo de elementos electrónicos. Si el portaherramienta (5) contiene una línea vertical reflectante, se tiene un sensor óptico (17) sujeto al cabezal (4) y conectado eléctricamente al módulo de elementos electrónicos (10) para la detección de esta línea.The additional machine control device with numerical control it has connected to the head (4), through a mechanical connection element (16), a component to measure the radial distance (9) relative to the head (4) both in the tool holder (5) as in the cylindrical part (7) and a module electronic elements (10) for the calculation of relative results to the measurements. The numerical control (1) has an electrical connection With the electronic elements module. If the tool holder (5) It contains a reflective vertical line, it has an optical sensor (17) attached to the head (4) and electrically connected to the module electronic elements (10) for the detection of this line.
El dispositivo cuenta también con un componente para la protección (15), conectado al cabezal (4) en dos o más puntos y de un material resistente al proceso y al entrono de la máquina. El componente para la protección cubre según sea el caso, el componente para medir la distancia (9), el elemento de conexión mecánica (16), el portaherramienta (5) y como mínimo parcialmente, la parte cilíndrica (7) y el área de medida.The device also has a component for protection (15), connected to head (4) in two or more points and of a material resistant to the process and the environment of the machine. The component for protection covers as appropriate, the component for measuring distance (9), the connecting element mechanical (16), the tool holder (5) and at least partially, the cylindrical part (7) and the measurement area.
La presente invención hace referencia a un dispositivo adicional de control para máquina con control numérico capaz de mejorar la calidad, productividad, fiabilidad, y seguridad del proceso para máquina con control numérico, predecir y suprimir el retemblado, diagnosticar la herramienta de trabajo (6) y la máquina.The present invention refers to a additional machine control device with numerical control able to improve quality, productivity, reliability, and safety of the process for machine with numerical control, predict and suppress the reassembly, diagnose the work tool (6) and the machine.
Se tiene una máquina dotada de un cuerpo (2) (por ejemplo una Fresadora o una Taladradora), de una mesa (3) para la fijación de la pieza de trabajo conectada al cuerpo (2), de un cabezal (4) conectado al cuerpo (2), de un portaherramienta(5) conectado al cabezal (4), de una herramienta de trabajo (6) que consta de dos partes una parte cilíndrica (7) y una parte cortante (8) (por ejemplo una fresa o una broca), la parte cilíndrica (7) está conectada al portaherramienta (5).You have a machine with a body (2) (for example a milling machine or a drilling machine), of a table (3) for fixing the workpiece connected to the body (2), of a head (4) connected to the body (2), of a tool holder (5) connected to the head (4), of one work tool (6) consisting of two parts one part cylindrical (7) and a cutting part (8) (for example a milling cutter or a drill bit), the cylindrical part (7) is connected to the tool holder (5).
Conectados la mesa (3) y el cabezal (4) con el cuerpo (2), presentan la posibilidad de un movimiento relativo en tres dimensiones (Por ejemplo la mesa (3) puede tener un movimiento relativo progresivo en una dirección y el cabezal (4) tener un movimiento relativo progresivo en dos dimensiones logrando así el movimiento relativo en tres dimensiones, o la mesa (3) puede estar fija al cuerpo (2) y el cabezal (4) tener un movimiento relativo en tres dimensiones) con la ayuda de motores los cuales están conectados eléctricamente con el control numérico (1).Connected the table (3) and the head (4) with the body (2), present the possibility of a relative movement in three dimensions (for example the table (3) can have a movement relative progressive in one direction and the head (4) have a progressive relative movement in two dimensions thus achieving relative movement in three dimensions, or the table (3) can be fixed to the body (2) and the head (4) have a relative movement in three dimensions) with the help of engines which are electrically connected with the numerical control (1).
Conectado el portaherramienta (5) al cabezal (4), el portaherramienta (5) presenta la posibilidad de rotar con la ayuda del motor conectado eléctricamente al control numérico (1).Connected the tool holder (5) to the head (4), the tool holder (5) presents the possibility of rotating with the motor support electrically connected to the numerical control (one).
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El dispositivo adicional de control tiene conectado al cabezal (4), un componente para medir la distancia (9) radial relativa al cabezal (4) tanto en el portaherramienta (5) como en la parte cilíndrica (7). El componente para medir la distancia (9) está conectado a un módulo de elementos electrónicos (10) para el cálculo de resultados relativos a las mediciones y conectado al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16).The additional control device has connected to the head (4), a component for measuring distance (9) radial relative to the head (4) in both the tool holder (5) and in the cylindrical part (7). The component for measuring distance (9) is connected to an electronic element module (10) to the calculation of results related to measurements and connected to head (4) through a mechanical connection element (16).
El control numérico (1) tiene conexión eléctrica con el módulo de elementos electrónicos (10).The numerical control (1) has an electrical connection with the electronic elements module (10).
Si el portaherramienta (5) contiene una línea vertical reflectante (por ejemplo una línea banca o un adhesivo que lleva impreso un color reflectante) el dispositivo adicional tiene un sensor óptico (17) conectado al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16), para la detección de esta línea el sensor óptico (17) está conectado eléctricamente al módulo de elementos electrónicos (10). El sensor óptico está situado perpendicularmente al eje de rotación de la herramienta de trabajo (6) y conectado al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16). El elemento de conexión mecánica (16) presenta la posibilidad de un movimiento relativo en tres dimensiones, una vez lograda la configuración deseada presenta la capacidad de fijar ésta configuración.If the tool holder (5) contains a line vertical reflective (for example a bench line or an adhesive that it has a reflective color printed) the additional device has an optical sensor (17) connected to the head (4) through a mechanical connection element (16), for the detection of this line the optical sensor (17) is electrically connected to the module electronic elements (10). The optical sensor is located perpendicular to the axis of rotation of the work tool (6) and connected to the head (4) through a connection element mechanical (16). The mechanical connection element (16) presents the possibility of a relative movement in three dimensions, once Once the desired configuration is achieved, it has the ability to fix it setting.
El componente para medir la distancia (9) radial relativa al cabezal (4), tanto en el portaherramienta (5) como en la parte cilíndrica (7), tiene uno o dos sensores láser (11) conectados al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16) y a un módulo de elementos electrónicos (10), para el cálculo de resultados relativos a las mediciones. Los sensores láser (11), conectados al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16), están situados perpendicularmente al eje de rotación de la herramienta de trabajo (6) y con un ángulo de noventa grados entre ellos, siendo mejor que guarden una relación de igualdad en la medida y que por tanto apunten ambos a la misma altura tomada desde el borde del portaherramienta (5) y la herramienta de trabajo (6). El elemento conexión mecánica (16) presenta la posibilidad de un movimiento relativo en tres dimensiones, una vez lograda la configuración deseada presenta la capacidad de fijar la misma.The component for measuring radial distance (9) relative to the head (4), both in the tool holder (5) and in the cylindrical part (7), has one or two laser sensors (11) connected to the head (4) through a mechanical connection element (16) and to a module of electronic elements (10), for the calculation of Results related to measurements. The laser sensors (11), connected to the head (4) through a connection element mechanical (16), are located perpendicular to the axis of rotation of the work tool (6) and at an angle of ninety degrees between them, being better to keep an equal relationship in the measure and therefore aim both at the same height taken from the edge of the tool holder (5) and the work tool (6). The mechanical connection element (16) presents the possibility of a relative movement in three dimensions, once the Desired configuration presents the ability to set it.
Es posible que el componente para medir la distancia (9) radial relativa al cabezal (4), tanto en el portaherramienta (5) como en la parte cilíndrica (7), tenga una o dos placas (13), una bola (14) (por ejemplo de metal o de plástico resistente a altas temperaturas) fijada al extremo de cada una de las placas (13), uno o más de un sensor de deformación (12) (por ejemplo cuatro galgas extensiométricos en una placa (13)) fijados a cada una de las placas (13). Las placas (13) están conectadas al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16) por el otro extremo. Los sensores de deformación (12) están conectados a un módulo de elementos electrónicos (10) para el cálculo de resultados relativos a las mediciones. Cada una de las placas (13) está situada perpendicularmente al eje de rotación de la herramienta de trabajo (6) y con un ángulo de noventa grados entre ellas, siendo mejor que guarden una relación de igualdad en la medida y que por tanto, apunten ambas a la misma altura tomada desde el borde del portaherramienta (5) y la herramienta de trabajo (6). El elemento de conexión mecánica (16), que sirve de conexión entre el cabezal (4) y la placa (13), presenta la posibilidad de un movimiento relativo en tres dimensiones y una vez lograda la configuración deseada, tiene la capacidad de fijar la misma de modo que garantice que no se perderá el contacto entre el final de la placa (13) y en área de medida.It is possible for the component to measure the radial distance (9) relative to the head (4), both in the tool holder (5) as in the cylindrical part (7), have one or two plates (13), a ball (14) (for example metal or plastic high temperature resistant) attached to the end of each of the plates (13), one or more of a deformation sensor (12) (for example four strain gauges on a plate (13)) fixed to each of the plates (13). The plates (13) are connected to the head (4) through a mechanical connection element (16) by the other extreme The deformation sensors (12) are connected to a electronic elements module (10) for the calculation of results relative to the measurements. Each of the plates (13) is located perpendicular to the axis of rotation of the work tool (6) and with an angle of ninety degrees between them, being better than keep an equal relationship to the extent and therefore, point both at the same height taken from the edge of the tool holder (5) and work tool (6). The element of mechanical connection (16), which serves as a connection between the head (4) and the plate (13), presents the possibility of a relative movement in three dimensions and once the desired configuration is achieved, it has the ability to fix it so as to ensure that it is not you will lose contact between the end of the plate (13) and in the area of measure.
Es posible que el dispositivo facilite el funcionamiento de un cambio automático del portaherramienta (5). En este caso, la distancia entre el extremo de trabajo de cada uno de los sensores láser (11) y el eje de rotación de la herramienta de trabajo (6), debe de ser como mínimo de un poco más del máximo diámetro del conjunto, portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6). En cualquier otro caso, por ejemplo uso de sensor de deformación (12), el elemento de conexión mecánica (16) que sirve de conexión entre el cabezal (4) y el componente para medir la distancia (9), presenta la posibilidad con la ayuda de motores eléctricos, de desplazar lo máximo posible el componente para medir la distancia (9), de forma que se obtenga una configuración en el espacio tal, que permita el funcionamiento de un cambio automático del portaherramienta (5). Si el dispositivo adicional tiene un sensor óptico (17), conectado al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16), la distancia entre el extremo de trabajo del sensor óptico (17) y el eje de rotación de la herramienta de trabajo (6) debe de ser como mínimo de un poco más del máximo diámetro del conjunto, portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6).The device may facilitate the operation of an automatic tool change (5). In this case, the distance between the working end of each of the laser sensors (11) and the axis of rotation of the tool work (6), must be at least a little more than the maximum set diameter, tool holder (5) plus tool work (6). In any other case, for example use of sensor deformation (12), the mechanical connection element (16) that serves as a connection between the head (4) and the component to measure the distance (9), presents the possibility with the help of motors electrical, to move as much as possible the component to measure the distance (9), so that a configuration is obtained in the such space, which allows the operation of an automatic transmission of the tool holder (5). If the additional device has a optical sensor (17), connected to the head (4) through an element mechanical connection (16), the distance between the working end of the optical sensor (17) and the axis of rotation of the tool work (6) must be at least a little more than the maximum set diameter, tool holder (5) plus tool work (6).
El dispositivo tiene un componente para la protección (15) conectado al cabezal (4) en dos o más puntos. El componente para la protección (15) es de un material resistente al proceso y al entrono de la máquina (por ejemplo de metal o de plástico resistente a altas temperaturas). El componente para la protección (15) cubre el componente para medir la distancia (9), el elemento de conexión mecánica (16) que sirve de conexión entre el cabezal (4) y el componente para medir la distancia (9) y el área de medida del componente para medir la distancia (9). Si el portaherramienta (5) contiene una línea vertical reflectante, el componente para la protección (15) cubre el sensor óptico (17), el elemento de conexión mecánica (16) que sirve de conexión entre el cabezal (4) y el sensor óptico (17) y el área de medida del sensor óptico (17). Es posible que el dispositivo facilite el funcionamiento de un cambio automático del portaherramienta (5), en tal caso, la distancia entre el extremo del componente para la protección (15) más cercano al eje de rotación de la herramienta de trabajo (6), debe de ser como mínimo de un poco más del máximo diámetro del conjunto portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6).The device has a component for protection (15) connected to the head (4) at two or more points. He protection component (15) is made of a material resistant to process and to the environment of the machine (for example of metal or high temperature resistant plastic). The component for the protection (15) covers the component to measure distance (9), the mechanical connection element (16) that serves as a connection between the head (4) and the component for measuring distance (9) and the area of measurement of the component to measure the distance (9). If he tool holder (5) contains a reflective vertical line, the protection component (15) covers the optical sensor (17), the mechanical connection element (16) that serves as a connection between the spindle (4) and optical sensor (17) and sensor measurement area optical (17). The device may facilitate the operation of an automatic tool change (5), in such case, the distance between the end of the component for the protection (15) closest to the axis of rotation of the tool work (6), must be at least a little more than the maximum toolholder assembly diameter (5) plus tool work (6).
Es posible que el dispositivo tenga un componente para la protección (15) conectado al cabezal (4) en dos o más puntos, es de un material resistente al proceso y al entrono de la máquina (por ejemplo de metal o de plástico resistente a altas temperaturas). Cubre el componente para medir la distancia (9), el elemento de conexión mecánica (16) que sirve de conexión entre el cabezal (4) y el componente para medir la distancia (9), el área de medida del componente para medir la distancia (9), el portaherramienta (5) y como mínimo parcialmente la parte cilíndrica (7). Si el portaherramienta (5) contiene una línea vertical reflectante, el componente para la protección (15) cubre el sensor óptico (17), el elemento de conexión mecánica (16) que sirve de conexión entre el cabezal (4) y el sensor óptico (17) y el área de medida del sensor óptico (17). Es posible que el dispositivo facilite el funcionamiento de un cambio automático del portaherramienta (5), en tal caso, el extremo del componente para la protección (15) opuesto al extremo de contacto con el cabezal (4) tiene como mínimo las mismas características geométricas necesarias del portaherramienta (5) que permiten que el cambio automático se lleve a cabo; el extremo de contacto con el cabezal (4) cuenta con las propiedades y los medios necesarios (por ejemplo imanes) que le permiten al dispositivo apartar el componente para la protección (15) para realizar el cambio automático del portaherramienta (5) y luego de realizado el cambio, colocarlo de nuevo en una posición tal que se restablezcan todas las conexiones, posiciones y propiedades que garanticen el funcionamiento del dispositivo.The device may have a protection component (15) connected to the head (4) in two or more points, it is a material resistant to the process and the environment of the machine (for example metal or high resistant plastic temperatures). Covers the component to measure the distance (9), the mechanical connection element (16) that serves as a connection between the head (4) and the component for measuring distance (9), the area of measurement of the component to measure the distance (9), the tool holder (5) and at least partially the cylindrical part (7). If the tool holder (5) contains a vertical line reflective, the component for protection (15) covers the sensor optical (17), the mechanical connection element (16) that serves as connection between the head (4) and the optical sensor (17) and the area of optical sensor measurement (17). It is possible that the device facilitate the operation of an automatic change of tool holder (5), in this case, the end of the component for the protection (15) opposite the contact end with the head (4) it has at least the same necessary geometric characteristics of the tool holder (5) that allow the automatic transmission to be carry out; the contact end with the head (4) has the necessary properties and means (for example magnets) that allow the device to separate the component for protection (15) to perform automatic tool change (5) and after the change is made, place it again in such a position that all connections, positions and properties be restored that guarantee the operation of the device.
El funcionamiento del dispositivo adicional de control para máquina con control numérico es el siguiente:The operation of the additional device of Machine control with numerical control is as follows:
Primero, la máquina se encuentra en funcionamiento, lo cual quiere decir que por ejemplo, se encuentra ejecutando una operación de fresado en la pieza de trabajo. En este tiempo, el motor conectado a la mesa (3) realiza un movimiento horizontal. Los motores conectados al cabezal (4) realizan un movimiento horizontal perpendicular al movimiento de la mesa (3). El motor conectado al portaherramienta (5) hace girar el conjunto, portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6), a una determinada velocidad.First, the machine is in operation, which means that, for example, is executing a milling operation on the work piece. In this time, the motor connected to the table (3) performs a movement horizontal. The motors connected to the head (4) perform a horizontal movement perpendicular to the table movement (3). He motor connected to the tool holder (5) rotates the assembly, tool holder (5) plus work tool (6), at a certain speed
El componente para medir la distancia (9) está midiendo la distancia en la parte cilíndrica (7) de la herramienta de trabajo (6), si se tienen dos sensores láser (11) ambos miden la distancia en la parte cilíndrica (7) de la herramienta de trabajo (6) al mismo tiempo. La información acerca de la medida de distancia, tomada por los sensores láser (11), converge en un módulo de elementos electrónicos (10) que contiene un sistema para la adquisición de datos y un PC para el cálculo de resultados.The component for measuring distance (9) is measuring the distance in the cylindrical part (7) of the tool working (6), if you have two laser sensors (11) both measure the distance in the cylindrical part (7) of the work tool (6) at the same time. Information about the extent of distance, taken by the laser sensors (11), converges on a module of electronic elements (10) containing a system for data acquisition and a PC for the calculation of results.
Porque el ángulo entre los sensores láser (11)
es de noventa grados entre ellos es posible calcular el vector de
desplazamiento de la parte cilíndrica (7) de la herramienta de
trabajo (6), acorde con la fórmula X = \sqrt{X^{2}_{1} +
X^{2}_{2}}.
La variable X_{1} = S_{1} - R - L_{1}
representa el desplazamiento calculado para el sensor láser (11) uno
y la variable
X_{2} = S_{2} - R - L_{2} representa el
desplazamiento calculado para el sensor láser (11) dos. Dónde
S_{1} y S_{2} es la distancia entre el sensor láser (11) y el
centro de la herramienta de trabajo (6), R es el radio de la
herramienta de trabajo (6) y L_{1} y L_{2} es la medida de
distancia desde el sensor láser (11) hasta el área de medida (por
ejemplo parte externa de la herramienta de trabajo (6)).Because the angle between the laser sensors (11) is ninety degrees between them it is possible to calculate the displacement vector of the cylindrical part (7) of the work tool (6), according to the formula X = \ sqrt {X ^ {2} + X2 {2}.
The variable X_ {1} = S_ {1} - R-L_ {1} represents the displacement calculated for the laser sensor (11) one and the variable
X 2 = S 2 - R - L 2 represents the displacement calculated for the laser sensor (11) two. Where S_ {1} and S_ {2} is the distance between the laser sensor (11) and the center of the work tool (6), R is the radius of the work tool (6) and L_ {1} and L_ {2} is the measurement of distance from the laser sensor (11) to the measurement area (for example external part of the work tool (6)).
Luego en el PC se calcula el desplazamiento relativo acorde con la formula: Y = | X_{Med} |. La variable X_{Med} es la media aritmética del total de datos de distancia obtenidos durante un lapso de tiempo (por ejemplo 2 segundos), X_{Med} se calcula sumando todos los valores de los datos y dividiéndolos entre el número total de datos.Then on the PC the displacement is calculated relative according to the formula: Y = | X_ {Med} |. The variable X_ {Med} is the arithmetic mean of the total distance data obtained over a period of time (for example 2 seconds), X_ {Med} is calculated by adding all the data values and dividing them by the total number of data.
Luego en el PC se calcula la amplitud de la oscilación obtenida mediante la fórmula: Z = 0.5 (X_{Max} - X_{Min}). Donde X_{Min} es el mínimo valor y X_{Max} es el máximo valor del total de datos de distancia obtenidos durante un lapso de tiempo (por ejemplo 2 segundos).Then on the PC the amplitude of the oscillation obtained by the formula: Z = 0.5 (X_ {Max} - X_ {Min}). Where X_ {Min} is the minimum value and X_ {Max} is the maximum value of the total distance data obtained during a time span (for example 2 seconds).
En este punto, el PC compara los valores de la amplitud de la oscilación (Z_{i}) con al menos 2 parámetros definidos y almacenados previamente, de modo que los datos de la amplitud de la oscilación (Z_{i}) son clasificados en al menos tres zonas límite de acuerdo con estos parámetros. El PC también compara los valores de desplazamiento relativo (Y_{i}) con al menos dos parámetros definidos y almacenados previamente, de modo que los datos de desplazamiento relativo (Y_{i}) son clasificados en al menos tres zonas límite de acuerdo con estos parámetros.At this point, the PC compares the values of the amplitude of the oscillation (Z_) with at least 2 parameters previously defined and stored, so that the data of the amplitude of the oscillation (Z_) are classified in at least Three boundary zones according to these parameters. The PC too compare relative displacement values (Y_ {i}) with at minus two parameters defined and stored previously, so that relative displacement data (Y_ {i}) are classified in at least three boundary zones according to these parameters.
En la pantalla del PC el operario puede observar en cuál de las zonas límite se encuentra el proceso de mecanizado, desde el punto de vista de deformación y de amplitud de la oscilación. La información acerca de la deformación le dará al operario una idea acerca de la fiabilidad y seguridad de la herramienta de trabajo (6), con el propósito de prevenir, por ejemplo, la fractura de la herramienta de trabajo (6). La información acerca de la amplitud de la oscilación le dará al operario una idea acerca de las inestabilidades presentes en el proceso, como por ejemplo del fenómeno del retemblado.On the PC screen the operator can observe in which of the boundary zones is the machining process, from the point of view of deformation and amplitude of the oscillation. Information about the deformation will give the Operator an idea about the reliability and safety of the work tool (6), with the purpose of preventing, by example, the fracture of the work tool (6). The information about the amplitude of the swing will give the operator an idea about the instabilities present in the process, such as the phenomenon of the reassembly.
En este punto, según la información obtenida el operario está en capacidad de cambiar los parámetros de mecanizado, de modo que se tienda a alcanzar la estabilidad en el proceso.At this point, according to the information obtained on Operator is able to change the machining parameters, so that it tends to achieve stability in the process.
Si el dispositivo hace uso del sensor óptico y por tanto el portaherramienta (5) contiene una línea vertical reflectante (por ejemplo una línea banca o un adhesivo que lleva impreso un color reflectante). Es posible calcular la velocidad de giro del conjunto portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6) y adicionalmente mostrarla al operario a través de la pantalla del PC.If the device uses the optical sensor and therefore the tool holder (5) contains a vertical line reflective (for example a bench line or an adhesive that bears printed a reflective color). It is possible to calculate the speed of rotation of the tool holder assembly (5) plus work tool (6) and additionally show it to the operator through the screen of the PC.
Si se tiene conexión con el control numérico (1), es posible que la información acerca de la velocidad de giro sea transmitida al módulo de elementos electrónicos (10) y esta información sea mostrada al operario a través de la pantalla del PC. También es posible que la velocidad de los motores para el movimiento progresivo y la velocidad de avance de la herramienta de trabajo (5) sean mostradas al operario a través de la pantalla del PC.If you have connection with the numerical control (1), it is possible that the information about the turning speed be transmitted to the electronic elements module (10) and this Information is shown to the operator through the PC screen. It is also possible that the engine speed for the progressive movement and feed rate of the tool work (5) be shown to the operator through the screen of the PC
Si la máquina cuenta con un dispositivo para el cambio automático del portaherramienta (5), éste se encuentra en funcionamiento y el componente para la protección (15, figura 5) no está aún conectado al cabezal (4). En el momento de realizar un cambio del conjunto, portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6), el cabezal (4) realizará un movimiento de acercamiento al dispositivo para el cambio automático del portaherramienta (5). Luego, el cabezal (4) y el dispositivo para el cambio automático del portaherramienta (5) realizan los movimientos necesarios de forma que el conjunto, portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6), queden sujetos correctamente al cabezal (4). El dispositivo para el cambio automático del portaherramienta (5) contiene, además del conjunto portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6), al componente para la protección (15). De modo que, una vez realizado el cambio de portaherramienta (5) el conjunto, cabezal (4) más dispositivo para el cambio automático del portaherramienta (5), repetirán los mismos movimientos, de forma que el componente para la protección (15) quede sujeto correctamente al cabezal (4), por ejemplo, a través de imanes o elementos de fijación mecánica.If the machine has a device for automatic change of the tool holder (5), it is in operation and protection component (15, figure 5) no It is still connected to the head (4). At the time of making a change of the set, tool holder (5) plus work tool (6), the head (4) will make an approach movement to the device for automatic tool change (5). Then, the head (4) and the device for automatic change of the tool holder (5) perform the necessary movements in a manner than the set, tool holder (5) plus work tool (6), are properly attached to the head (4). The device for automatic change of the tool holder (5) also contains of the tool holder set (5) plus work tool (6), to component for protection (15). So, once done the tool holder change (5) the assembly, head (4) more device for automatic tool change (5), they will repeat the same movements, so that the component for the protection (15) is properly attached to the head (4), by example, through magnets or mechanical fasteners.
Para realizar un nuevo cambio de portaherramienta (5), el dispositivo primero remueve el componente para la protección (15) realizando el mismo procedimiento que para su instalación, sólo que en sentido inverso. Luego de removido el componente para la protección (15), el dispositivo procede a realizar el cambio de portaherramienta (5) y a colocar de nuevo el componente para la protección (15) de la forma descrita anteriormente.To make a new change of tool holder (5), the device first removes the component for protection (15) performing the same procedure as for its installation, only in the opposite direction. After removing the protection component (15), the device proceeds to change the tool holder (5) and replace the protection component (15) as described previously.
Si la herramienta de trabajo (6) experimenta una determinada velocidad de giro sin necesariamente encontrarse ejecutando una determinada operación de mecanizado, el dispositivo es capaz de dar a conocer al operario información acerca del estado de la máquina, o al menos de los componentes involucrados en lograr el movimiento giratorio (por ejemplo nivel de vibración).If the work tool (6) experiences a certain turning speed without necessarily meeting executing a certain machining operation, the device is able to inform the operator information about the state of the machine, or at least of the components involved in achieving the rotating movement (for example vibration level).
Para la mejor comprensión de cuanto queda escrito en esta memoria, se acompañan unos dibujos en los que, tan sólo a título de ejemplo, se representan casos prácticos de realización del dispositivo adicional de control para máquina con control numérico y de su funcionamiento.For the best understanding of how much is left written in this report, some drawings are accompanied in which, so by way of example only, case studies of realization of the additional machine control device with numerical control and its operation.
La figura 1 hace referencia a una máquina dotada de un cuerpo (2) (por ejemplo una Fresadora o una Taladradora), de una mesa (3) para la fijación de la pieza de trabajo conectada al cuerpo (2), de un cabezal (4) conectado al cuerpo (2), de un portaherramienta(5) conectado al cabezal (4), de una herramienta de trabajo (6) que consta de dos partes una parte cilíndrica (7) y una parte cortante (8) (por ejemplo una fresa o una broca), la parte cilíndrica (7) está conectada al portaherramienta (5).Figure 1 refers to a machine equipped of a body (2) (for example a milling machine or a drilling machine), of a table (3) for fixing the workpiece connected to the body (2), of a head (4) connected to the body (2), of a tool holder (5) connected to the head (4), of one work tool (6) consisting of two parts one part cylindrical (7) and a cutting part (8) (for example a milling cutter or a drill bit), the cylindrical part (7) is connected to the tool holder (5).
La figura 2 muestra al componente para medir la distancia (9) radial relativa al cabezal (4) tanto en el portaherramienta (5) como en la parte cilíndrica (7), compuesto por dos sensores láser (11), conectados al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16) y a un módulo de elementos electrónicos (10) para el cálculo de resultados relativos a las mediciones. Los sensores láser (11) están situados perpendicularmente al eje de rotación de la herramienta de trabajo (6) y con un ángulo de noventa grados entre ellos, siendo mejor que guarden una relación de igualdad en la medida y que por tanto apunten ambos a la misma altura tomada desde el borde del portaherramienta (5) y la herramienta de trabajo (6). La figura 2 también muestra un sensor óptico (17) conectado a un módulo de elementos electrónicos (10) y al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16).Figure 2 shows the component to measure the radial distance (9) relative to the head (4) both in the tool holder (5) as in the cylindrical part (7), consisting of two laser sensors (11), connected to the head (4) through a mechanical connection element (16) and to an element module electronic (10) for the calculation of results related to measurements. The laser sensors (11) are located perpendicular to the axis of rotation of the work tool (6) and with an angle of ninety degrees between them, being better than keep an equal relationship to the extent and therefore point both at the same height taken from the edge of the tool holder (5) and work tool (6). Figure 2 it also shows an optical sensor (17) connected to a module electronic elements (10) and the head (4) through an element mechanical connection (16).
La figura 3 muestra al componente para medir la distancia (9) radial relativa al cabezal (4) tanto en el portaherramienta (5) como en la parte cilíndrica (7), compuesto por dos placas (13) conectadas al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16) y a un módulo de elementos electrónicos (10).Figure 3 shows the component to measure the radial distance (9) relative to the head (4) both in the tool holder (5) as in the cylindrical part (7), consisting of two plates (13) connected to the head (4) through an element of mechanical connection (16) and to an electronic elements module (10)
La figura 4 muestra dos placas (13), una bola (14) (por ejemplo de metal o de plástico resistente a altas temperaturas) fijada al extremo de cada una las placas (13), dos galgas extensiométricas fijadas a cada una de las placas (13). Las placas (13) están conectadas al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16) por el otro extremo. Cada una de las placas (13) está situada perpendicularmente al eje de rotación de la herramienta de trabajo (6) y con un ángulo de noventa grados entre ellas.Figure 4 shows two plates (13), a ball (14) (for example of metal or high resistant plastic temperatures) fixed to the end of each the plates (13), two strain gauges fixed to each of the plates (13). The plates (13) are connected to the head (4) through an element of mechanical connection (16) at the other end. Each of the plates (13) is located perpendicular to the axis of rotation of the work tool (6) and with an angle of ninety degrees between they.
La figura 5 hace referencia al componente para la protección (15) conectado al cabezal (4). Cubre el componente para medir la distancia (9), el elemento de conexión mecánica (16) que sirve de conexión entre el cabezal (4) y el componente para medir la distancia (9), el área de medida del componente para medir la distancia (9), el portaherramienta (5) y la parte cilíndrica (7).Figure 5 refers to the component for the protection (15) connected to the head (4). It covers the component to measure distance (9), the mechanical connection element (16) which serves as a connection between the head (4) and the component for measure the distance (9), the measurement area of the component to measure the distance (9), the tool holder (5) and the cylindrical part (7).
La figura 6 hace referencia al dispositivo tiene un componente para la protección (15) conectado al cabezal (4). El componente para la protección (15) cubre el componente para medir la distancia (9), el elemento de conexión mecánica (16) y el área de medida del componente para medir la distancia (9).Figure 6 refers to the device has a protection component (15) connected to the head (4). He protection component (15) covers the component to measure the distance (9), the mechanical connection element (16) and the area of measurement of the component to measure the distance (9).
- 1.one.
- Control numérico Numerical control
- 2.2.
- Cuerpo Body
- 3.3.
- Mesa Table
- 4.Four.
- Cabezal Head, chief, engine head
- 5.5.
- Portaherramienta Tool holder
- 6.6.
- Herramienta de trabajo Work tool
- 7.7.
- Parte cilíndrica Cylindrical part
- 8.8.
- Parte cortante Cutting part
- 9.9.
- Componente para medir la distancia Component for measuring distance
- 10.10.
- Módulo de elementos electrónicos Electronic elements module
- 11.eleven.
- Sensor láser Laser sensor
- 12.12.
- Sensor de deformación Deformation sensor
- 13.13.
- Placa License plate
- 14.14.
- Bola Ball
- 15.fifteen.
- Componente para la protección Protection Component
- 16.16.
- Elemento de conexión mecánica Mechanical connection element
- 17.17.
- Sensor óptico Optical sensor
La presente invención se ilustra adicionalmente con los siguientes ejemplos, los cuales no pretenden ser limitativos de su alcance.The present invention is further illustrated. with the following examples, which are not intended to be limiting of its reach.
Se tiene un centro de mecanizado vertical de alta velocidad marca Kondia, modelo HS-1000, con control numérico (1) de arquitectura abierta marca SIEMENS modelo SINUMERIK 840D.There is a vertical machining center of high speed Kondia brand, model HS-1000, with numerical control (1) of open architecture brand SIEMENS model SINUMERIK 840D.
El centro de mecanizado tiene una mesa (3) móvil para la fijación de la pieza de trabajo, con capacidad de realizar un movimiento progresivo en dirección del eje Y, un cabezal con 17.5 KW de potencia y con capacidad de realidad un moviendo progresivo en dos direcciones: eje Z y eje X. El movimiento relativo en tres dimensiones que presenta el centro de mecanizado permite alcanzar un recorrido máximo de 1.000 mm en el eje X, 600 mm en el eje Y y 510 mm en el eje Z.The machining center has a mobile table (3) for fixing the workpiece, with the ability to perform a progressive movement in the direction of the Y axis, a spindle with 17.5 KW of power and with reality capability a progressive moving in two directions: Z axis and X axis. The relative movement in three dimensions presented by the machining center allows to reach a maximum travel of 1,000 mm on the X axis, 600 mm on the Y axis and 510 mm on the Z axis.
Sujeto al cabezal se tiene un portaherramienta (5) marca KELCH HSK 63X10X85, con número de referencia 319.0003.322, diseñado según la norma DIN 69 839-1-A y equilibrado dinámicamente según ISO 1940-1 G 6.3 a 10,000 rpm.A tool holder is attached to the head (5) KELCH HSK 63X10X85, with reference number 319,0003,322, designed according to DIN 69 839-1-A and dynamically balanced according to ISO 1940-1 G 6.3 at 10,000 rpm.
La herramienta de trabajo (6) está sujeta al portaherramienta (5) y es una fresa marca Karnasch 30.6472, de 10 mm de diámetro, 90 mm de largo y con un radio pequeño de 0.5 mm. Presenta un mango cilíndrico DIN 6535 HA 25º de hélice con dos labios efectivos y es de micro grano 12% Co./ UFX - 3 Recubrimiento.The work tool (6) is subject to tool holder (5) and is a Karnasch 30.6472, 10 mm drill in diameter, 90 mm long and with a small radius of 0.5 mm. It has a cylindrical handle DIN 6535 HA 25º propeller with two Effective lips and is 12% micro grain Co./UFX - 3 Covering.
Conectado el portaherramienta (5) al cabezal, el conjunto portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6) presentan la posibilidad de alcanzar una velocidad de giro máxima programable de 24,000 rpm. La pieza de trabajo sujeta a la mesa (3) es de Aluminio 7075 y sus dimensiones son: 180 mm de largo, 105 mm de ancho y 25 mm de alto.Connected the tool holder (5) to the head, the tool holder set (5) plus work tool (6) they have the possibility of reaching a maximum turning speed 24,000 rpm programmable. The workpiece attached to the table (3) It is made of 7075 Aluminum and its dimensions are: 180 mm long, 105 mm wide and 25 mm high.
El dispositivo adicional de control tiene dos sensores láser (11), de marca Acuity modelo AR600-0125 de la serie AccuRange600^{Tm}, para medir la distancia (9) radial relativa al cabezal (4) en la parte cilíndrica (7). Los sensores láser (11) están conectados al cabezal (4) a través de un elemento de conexión mecánica (16) y a un módulo de elementos electrónicos (10) para el cálculo de resultados relativos a las mediciones. Los sensores láser (11) están situados perpendicularmente al eje de rotación de la herramienta de trabajo (6) y con un ángulo de noventa grados entre ellos, guardan una relación de igualdad en la medida y por lo tanto apuntan ambos a una altura de 18mm tomada desde el borde del portaherramienta (5) y la herramienta de trabajo (6).The additional control device has two Laser sensors (11), brand Acuity model AR600-0125 of the AccuRange600 Tm series, for measure the radial distance (9) relative to the head (4) in the part cylindrical (7). The laser sensors (11) are connected to the head (4) through a mechanical connection element (16) and a module of electronic elements (10) for the calculation of results relative to the measurements. The laser sensors (11) are located perpendicular to the axis of rotation of the work tool (6) and at an angle of ninety degrees between them, they keep a equal relationship to the extent and therefore both point to a 18mm height taken from the edge of the tool holder (5) and the work tool (6).
El elemento conexión mecánica (16) está formado por cuatro elementos estructurales sólidos unidos mediante tres articulaciones, cada articulación provee al elemento conexión mecánica (16) de un grado de libertad. En otras palabras, las articulaciones permiten al elemento conexión mecánica (16) realizar movimientos lineales y angulares; una vez lograda la configuración deseada presenta la capacidad de fijar la misma. El primer elemento estructural está unido fijamente al cabezal (4) por medio de tomillos y en su otro extremo, el último elemento estructural cuenta con una pinza para la sujeción de los sensores láser (11).The mechanical connection element (16) is formed by four solid structural elements joined by three joints, each joint provides the connection element mechanics (16) of a degree of freedom. In other words, the joints allow the mechanical connection element (16) to perform linear and angular movements; once the configuration is achieved desired presents the ability to set it. The first element structural is fixedly attached to the head (4) by means of thyme and at its other end, the last structural element counts with a clamp to hold the laser sensors (11).
El módulo de elementos electrónicos (10) contiene una tarjeta de adquisición de datos con al menos tres entradas para la conexión con los sensores láser (11) y del sensor óptico (17). El módulo de elementos electrónicos (10) contiene un PC y la tarjeta de adquisición de datos está conectada al PC.The electronic elements module (10) Contains a data acquisition card with at least three inputs for connection with laser sensors (11) and sensor optical (17). The electronic elements module (10) contains a PC and the data acquisition card is connected to the PC.
El centro de mecanizado posee un cambiador automático de herramientas con capacidad de albergar en él 18 conjuntos de portaherramienta (5) más herramienta de trabajo (6), siempre y cuando el portaherramienta cumpla con la norma DIN 69 893-HSK-63-AThe machining center has a changing table Automatic tools with capacity to house 18 toolholder assemblies (5) plus work tool (6), as long as the tool holder complies with DIN 69 893-HSK-63-A
El dispositivo tiene un componente para la protección (15) conectado al cabezal (4) en cuatro puntos y es de aluminio. Cubre los sensores láser (11), el elemento de conexión mecánica (16), el área de medida de los sensores láser (11), el portaherramienta (5) y parcialmente la parte cilíndrica (7).The device has a component for protection (15) connected to the head (4) at four points and is of aluminum. Covers the laser sensors (11), the connecting element mechanical (16), the measurement area of the laser sensors (11), the tool holder (5) and partially the cylindrical part (7).
El dispositivo facilita el funcionamiento de un cambio automático del portaherramienta (5), por tanto, el extremo del componente para la protección (15) opuesto al extremo de contacto con el cabezal (4) tiene las mismas características geométricas del portaherramienta (5) que permiten que el cambio automático se lleve a cabo; el extremo de contacto con el cabezal (4) cuenta con cuatro imanes que le permiten al dispositivo apartar el componente para la protección (15) para realizar el cambio automático del portaherramienta (5) y luego de realizado el cambio, colocarlo de nuevo en una posición tal que se restablezcan todas las conexiones, posiciones y propiedades que garanticen el funcionamiento del dispositivo.The device facilitates the operation of a automatic change of the tool holder (5), therefore, the end of the protection component (15) opposite the end of head contact (4) has the same characteristics geometric tool holder (5) that allow the change automatic be carried out; the contact end with the head (4) has four magnets that allow the device to separate the component for protection (15) to make the change automatic tool holder (5) and after the change is made, put it back in a position that will restore all connections, positions and properties that guarantee the device operation.
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| Extraída de la base de datos PAJ en EPODOC& JP 09244718 A (TOKYO SEMITSU CO LTD;MORI SEIKI SEISAKUSHO KK) 19.09.1997 * |
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