DISPOSITIVO DE DETECCION AUTOCENTRANTE.

La invención refiere a un palpador autocentrable, construido según la reivindicación principal con kinemática paralela.

Con dicho palpador autocentrable se aplica técnicas de la verificación de máquinas de coordenadas con objetos de referencia de esferas también a máquinas herramienta. Estas técnicas son habituales para máquinas de coordenadas, pero no para máquinas herramientas, debido a la falta de palpadores adecuados. Este palpador autocentrable, por medio de por lo menos tres vástagos movibles, se centra automáticamente en las esferas de los objetos de referencia y así mide tres coordenadas a la vez. Existen realizaciones con vástagos del palpador lineales y con vástagos del palpador rotatorios, así como mezclas entre esos dos principios

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/ES03/00110.

Solicitante: IBS PRECISION ENGINEERING B.V.

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: ESP 201,5633 AD EINDHOVEN.

Inventor/es: TRAPET,EUGEN,UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA, AGUILAR MARTIN,JUAN,J.,UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA, SPAAN,HENNY.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 2 de Diciembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B23Q1/54B3
  • B23Q17/22 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23Q PARTES CONSTITUTIVAS, DISPOSITIVOS O ACCESORIOS DE MAQUINAS HERRAMIENTAS, p. ej. DISPOSITIVOS PARA COPIAR O CONTROLAR (herramientas del tipo utilizado en tornos o máquinas de agujerear B23B 27/00 ); MAQUINAS HERRAMIENTAS DE UTILIZACION GENERAL, CARACTERIZADAS POR LA ESTRUCTURA DE CIERTAS PARTES CONSTITUTIVAS O DISPOSITIVOS; COMBINACIONES O ASOCIACIONES DE MAQUINAS PARA TRABAJAR EL METAL NO DESTINADAS A UN TRABAJO EN PARTICULAR. › B23Q 17/00 Dispositivos para indicar o medir sobre las máquinas herramientas (para el control automático o la regulación del movimiento de avance, de la velocidad de corte o de la posición de la herramienta o de la pieza B23Q 15/00). › para indicar o medir la posición existente o deseada de la herramienta o la pieza de trabajo.
  • G01B21/04 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01B MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES ANALOGAS; MEDIDA DE ANGULOS; MEDIDA DE AREAS; MEDIDA DE IRREGULARIDADES DE SUPERFICIES O CONTORNOS.G01B 21/00 Disposiciones de medida o sus detalles en caso de no adaptarse a los tipos particulares de medios de medida de los otros grupos de esta subclase. › mediante la medida de coordenadas de puntos.
  • G01B21/04B

Clasificación PCT:

  • B23Q17/22 B23Q 17/00 […] › para indicar o medir la posición existente o deseada de la herramienta o la pieza de trabajo.
  • G01B21/04 G01B 21/00 […] › mediante la medida de coordenadas de puntos.

Clasificación antigua:

  • B23Q17/22 B23Q 17/00 […] › para indicar o medir la posición existente o deseada de la herramienta o la pieza de trabajo.
  • G01B21/04 G01B 21/00 […] › mediante la medida de coordenadas de puntos.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de detección autocentrante.

La presente invención se refiere a un dispositivo de detección autocentrante tridimensional, basado en un diseño cinemático paralelo, para analizar errores de movimiento relativos entre los componentes de una máquina, usando esferas y para analizar errores en la posición de las máquinas en comparación con objetos de referencia esféricos.

Antecedentes

Los objetos de referencia existen y se usan en forma de placas de bolas y barras de bolas para comprobar la posición de las máquinas de medición por coordenadas (CM). Éstos son muy económicos cuando se usan en las CM. Estos objetos no pueden usarse para controlar máquinas herramientas (TM) en la mayoría de los casos, ya sea porque carecen de un dispositivo de detección o, en muchas TM, del soporte lógico de medición apropiado. Estos problemas se resuelven usando la invención de este documento, es decir, con el desarrollo de un dispositivo de detección específico para ensayos de posición de las TM.

La Solicitud Pública de Patente Alemana DE 199 44 429 describe un dispositivo para obtener parámetros de corrección para las coordenadas de las herramientas de máquinas de producción controladas por CNC, incluyendo un cabezal de medición con una esfera de medición que puede ubicarse en el portaherramientas de la máquina de producción. El dispositivo también incluye un cabezal de medición para acoplarse con la mesa de la máquina, con el banco de la máquina o similares, teniendo dicho cabezal de medición tres tentáculos lineales que pueden desplazarse para ponerse en contacto con la esfera de medición. Los tentáculos de medición como se han descrito se orientan en diferentes direcciones y cada uno de ellos puede desplazarse en la dirección longitudinal para alcanzar variaciones de longitud de los tentáculos de medición que proporcionan, de esta manera, tres señales de medición. Para obtener errores de movimiento relativos y parámetros de corrección para las máquinas de producción controladas por CNC con alta precisión, la construcción del soporte de los tres tentáculos es menos adecuada; la precisión de las mediciones con el dispositivo descrito está limitada. Adicionalmente, el dispositivo descrito en el documento DE 199 44 429 es diferente de la invención, ya que la invención se refiere a un dispositivo para analizar errores de movimiento relativos entre los componentes de la propia máquina.

Problemas y Funciones

El concepto básico de los ensayos de error de posición de máquinas herramientas (TM) con objetos de referencia es que la herramienta se sustituye por un dispositivo de detección, la máquina herramienta (TM) se programa para mover los ejes a las posiciones definidas, poniendo de esta manera el dispositivo de detección en contacto con las esferas de referencia u otros elementos de referencia en el objeto de referencia (este documento trata sólo con esferas de referencia).

Sin embargo, existen varios problemas que evitan que se use el tipo de dispositivos de detección de máquinas de medición de coordenadas (CM) de la técnica anterior. En la mayoría de los casos, no será posible usar un dispositivo de detección dinámico como es muy común en las CM. Este dispositivo de detección da un impulso, cuando toca al objeto, para leer los contadores de posición de la máquina de medición de coordenadas (CM). Su uso no es posible o no es cómodo debido a la ausencia de conexión con el control numérico para la señal del dispositivo de detección y no son posibles las mediciones dinámicas con ejes de movimiento continuos.

Para los ensayos, es apropiado tener un dispositivo de detección que indique simultáneamente la desviación en X, Y, Z, para cada posición programada en la que el dispositivo de detección está en contacto con una esfera de referencia en un objeto de referencia tal como una barra de bolas. Por tanto, se programará fácilmente y los programas se ejecutarán rápidamente, e incluso no será necesario conectar el ordenador o el dispositivo de detección al control numérico de la TM. Todo esto es posible con un dispositivo de detección autocentrante. Este tipo de dispositivo de detección posibilita obtener, al mismo tiempo, el error en la posición en tres coordenadas cuando la TM con este dispositivo de detección se pone sobre una esfera de referencia de una barra de bolas o el equivalente. Las posiciones programadas deben corresponder a las posiciones verdaderas (calibradas) de los centros de las esferas de referencia de la barra de bolas; si no corresponden, tienen que tenerse en cuenta las desviaciones de los valores programados con respecto a los valores calibrados.

Los dispositivos de detección para CM permiten el montaje de puntas de un dispositivo de detección autocentrante en forma de tres bolas o un cono soportado por vástagos móviles lineales.

Solución de acuerdo con la invención

Teniendo en cuenta que no es necesario medir ningún tipo de superficie ni ningún tipo de tipografía, ya que los objetos siempre van a ser esferas de dureza extrema, baja rugosidad y bajo error de forma, el sistema del dispositivo de detección autocentrante está abierto a simplificación y se hace más adecuado para la tarea de autocentrado en esferas de referencia con posiciones relativamente lejanas de las posiciones del dispositivo de detección autocentrante.

Por esta razón, se proporciona un dispositivo de detección autocentrante nuevo e innovador de acuerdo con la reivindicación 1. En este caso, se toma directamente una medición estable sobre la superficie de la esfera de referencia mediante los al menos tres sistemas de los sistemas de medición unidimensionales que constituyen el dispositivo de detección autocentrante tridimensional. El dispositivo de detección autocentrante de acuerdo con la invención proporciona mediciones correctas sin imponer rígidamente la dirección de aproximación de los objetos de referencia esféricos; también, la aproximación de un objeto de referencia esférico a lo largo de una trayectoria de aproximación que no se dirige al centro de un objeto de referencia esférico de acuerdo con la invención, es capaz de compensar dicha aproximación.

De acuerdo con esta invención, el dispositivo de detección autocentrante contiene los siguientes componentes:

• al menos tres puntas del dispositivo de detección que se ponen en contacto con la esfera de referencia, con superficies típicamente cilíndricas, planas o esféricas, no restringiéndose las alternativas a estas formas; las puntas del dispositivo de detención deben ser de alta precisión y su geometría debe reconocerse.
• cada punta del dispositivo de detección se fija sobre un vástago que se mueve cuando el dispositivo de detección autocentrante se autocentra sobre una esfera de referencia; el movimiento es lineal,
• los vástagos se guían con alta precisión de manera que ejecutan un movimiento lineal cuando entran en contacto y se autocentran sobre una esfera de referencia,
• tales movimientos deben de ser en direcciones diferentes para tocar la esfera de referencia en puntos que están lo suficientemente lejos entre sí,
• para mantener el contacto con la esfera de referencia, muelles pretensados, elementos neumáticos o hidráulicos u otros elementos que sirven para el mismo propósito, empujan a los vástagos en la dirección de la esfera de referencia; si no existe esfera de referencia en el intervalo de medición del dispositivo de detección autocentrante, amortiguadores mecánicos limitan el movimiento del vástago,
• el movimiento de cada vástago se mide por un sensor de desplazamiento lineal, si el sensor de desplazamiento es un sensor gradual óptico, sin restringir la invención a este tipo de sensor, la regla de lectura se pone normalmente sobre el vástago y el cabezal de lectura fijo sobre el cuerpo del dispositivo de detección autocentrante,
• cada vástago está conectado de forma móvil independiente a un cuerpo con forma de cono truncado del dispositivo de detección autocentrante, para medir con precisión la posición y orientación de los vástagos móviles,
• un mínimo de tres desplazamientos medidos se transfieren a un programa informático donde se calcula la posición del dispositivo de detección autocentrante con relación a la esfera de referencia que lo está detectando, teniendo en cuenta los valores de desplazamiento y el modelo de la geometría de los componentes del dispositivo de detección autocentrante,
• dicho cálculo de la posición del dispositivo de detección autocentrante con relación a la esfera de referencia requiere del conocimiento, por un lado, de los valores indicados por los sensores...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de detección autocentrante tridimensional para analizar errores de movimiento relativos entre los componentes de una máquina, usando esferas (3, 33) y para analizar los errores en la posición de máquinas en comparación con los objetos de referencia esféricos (3, 33);

• que tiene al menos tres vástagos (11) capaces de moverse independientemente en diferentes direcciones, teniendo cada vástago (11) una punta del dispositivo de detección (12) con la que se mantiene en contacto constante con el objeto (3, 33), debido a muelles (14) u otros elementos que generan la fuerza requerida para empujar el vástago (11) en la dirección en la que se realiza el contacto con el objeto (3, 33); y
• sensores de desplazamiento (16, 17) para medir la posición de cada vástago (11),

caracterizado porque los vástagos (11) están conectados independientemente de forma móvil a un cuerpo con forma de cono truncado del dispositivo de detección autocentrante.

2. Dispositivo de detección autocentrante de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los al menos tres vástagos (11) tiene una punta (12) del dispositivo de detección esférica, cilíndrica o plana, siendo capaces también estos vástagos (11) de moverse libremente a lo largo de sus guías lineales (13).

3. Dispositivo de detección autocentrante de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por un modelo con al menos uno de los siguientes parámetros:

• las posiciones de dichas puntas (12) del dispositivo de detección;
• las orientaciones de dichas puntas (12) del dispositivo de detección;
• las posiciones de dichos vástagos (11);
• las orientaciones de dichos vástagos (11);
• las posiciones de dichos sensores de desplazamiento (16, 17); y
• las orientaciones de dichos sensores de desplazamiento (16, 17),

parámetros que se almacenan en un ordenador para calcular los desplazamientos relativos de la esfera de referencia (3, 33) con relación al dispositivo de detección autocentrante en base a las posiciones medidas por dichos sensores de desplazamiento (16, 17).


 

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