PROCEDIMIENTO PARA POSICIONAR EJES EN MÁQUINAS HERRAMIENTA.

Procedimiento para posicionar ejes de máquina de una máquina herramienta,

según el que un control numérico (1) convierte posiciones nominales de una herramienta (4), predefinidas en coordenadas de pieza de trabajo, en posiciones nominales de ejes de máquina (X, Y, Z, A, B, C) por medio de una cadena cinemática definida mediante una tabla de cinemática (9), estando indicadas en la tabla de cinemática (9) transformaciones de las coordenadas en varias entradas que describen la cinemática de la máquina herramienta (3) al estar indicados por entrada respectivamente una dirección axial (X, Y, Z, A, B, C) y un valor de transformación correspondiente (L, L', L"), caracterizado por que para un eje de máquina (X, Y, Z, A, B, C) con un error en una dirección diferente a la dirección axial respectiva se registran en la tabla de cinemática (9) valores de transformación de error (F_A_X(A), F_A_B(A)) dependientes de la posición axial, estando disponibles los valores de transformación de error (F_A_X(A)), F_A_B(A)) dependientes de la posición axial en forma de una tabla de compensación (8.1, 8.2), específica del eje, que se referencia en la tabla de cinemática (9).

Procedimiento para posicionar ejes en máquinas herramienta La invención se refiere a un procedimiento para posicionar ejes de máquina en máquinas herramienta que garantiza un posicionamiento muy exacto de los ejes de máquina.

Las máquinas herramienta deben cumplir requisitos cada vez mayores respecto a la exactitud del mecanizado. Por tanto, al controlarse este tipo de máquinas herramienta con controles numéricos hay que hacer todo para evitar errores de mecanizado.

Las diferencias reproducibles de la pieza de trabajo, ya mecanizada, respecto a la forma deseada de la pieza de trabajo se deben a menudo a la cinemática de la máquina herramienta que presenta siempre ciertos errores. A fin de eliminar este tipo de errores estáticos reproducibles, del documento EP 1189121 A2 es conocido medir el error de posicionamiento de una herramienta en una cantidad de puntos de trabajo en un espacio de trabajo y registrarlo en una tabla de compensación multidimensional. En las posiciones nominales de la herramienta, predefinidas en una programa de mecanizado en coordenadas de pieza de trabajo, se aplican los valores de compensación, interpolados en caso necesario, de la tabla de compensación y sólo después se transfieren al control numérico para el posicionamiento de la herramienta. Sin embargo, en este método no se tiene en cuenta que el error estático de una máquina herramienta puede depender de la posición de determinados ejes de máquina, por ejemplo, los ejes de giro.

El documento US 5357450 explica que los ejes lineales y sus errores en máquinas herramienta se pueden medir y ajustar de manera comparativamente fácil, mientras que los errores causados por ejes de giro o pivotado provocan un costo considerablemente superior para la medición y el ajuste. En este estado de la técnica se describe un procedimiento automatizado que permite medir este tipo de errores y transformarlo en instrucciones para trabajos de mantenimiento.

El documento EP 289836 B1 sigue otra vía y describe un método comparativamente costoso para analizar los errores en un mecanismo robotizado y tenerlos en cuenta con métodos matemáticos en el posicionamiento del robot.

Además, ya es usual describir la cinemática de una máquina herramienta mediante una tabla de cinemática. Por medio de este tipo de tabla de cinemática, un control numérico puede convertir las posiciones nominales de una herramienta, predefinidas en coordenadas de pieza de trabajo, en posiciones nominales de los ejes de máquina. En esta tabla de cinemática se describe completamente la máquina herramienta respecto a su geometría y sus ejes de máquina. En la tabla de cinemática están indicadas transformaciones de las coordenadas en varias entradas que describen la cinemática de la máquina herramienta al estar indicados por entrada respectivamente una dirección axial y un valor de transformación correspondiente. Los ejes de máquina disponibles están indicados asimismo en la tabla de cinemática en los puntos correspondientes. Más adelante aparece un ejemplo explicado de este tipo de tabla de cinemática.

Mediante la conversión de la posición nominal de la herramienta, indicada en coordenadas de pieza de trabajo, (o su Tool Center Point, TCP, punto central de la herramienta y su orientación) en coordenadas axiales o posiciones axiales de la máquina herramienta se puede ejecutar un programa de partes, escrito en coordenadas de pieza de trabajo, en diferentes máquinas herramienta sólo si éstas son capaces de seguir básicamente todas las posiciones deseadas de la herramienta.

Es objetivo de la invención indicar un procedimiento para posicionar ejes de máquina en máquinas herramienta, mediante el que se puedan compensar de forma especialmente simple errores reproducibles en la cinemática de la máquina herramienta.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento según la reivindicación 1. Detalles ventajosos del procedimiento se derivan de las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1.

En vez de realizarse una compensación, que actúa en los valores nominales predefinidos en coordenadas de pieza de trabajo, mediante una tabla de compensación, como es usual en el estado de la técnica, la compensación cinemática de los distintos errores axiales se lleva a cabo en la tabla de cinemática de una máquina herramienta.

Se describe un procedimiento para posicionar ejes de máquina en máquinas herramienta, en el que por medio de una cadena cinemática definida por una tabla de cinemática, un control numérico convierte posiciones nominales de una herramienta, predefinidas en coordenadas de pieza de trabajo, en posiciones nominales de ejes de máquina. A este respecto, en la tabla de cinemática están indicadas transformaciones de las coordenadas en varias entradas que describen la cinemática de la máquina herramienta, al estar indicados por entrada respectivamente una dirección axial y un valor de transformación correspondiente. El procedimiento se caracteriza porque para un eje de máquina con un error en una dirección diferente a la respectiva dirección axial se registran en la tabla de cinemática valores de transformación de error dependientes de la posición axial.

Los valores de transformación de error dependientes de la posición axial están disponibles en forma de una tabla de compensación, específica del eje, que se referencia en la tabla de cinemática. Este tipo de tabla de compensación contiene aquí valores de transformación de error para varias posiciones axiales. En caso necesario se interpolan los valores de transformación de error para posiciones axiales entre las posiciones axiales contenidas en la tabla de compensación.

Otras ventajas, así como detalles de la presente invención se derivan de la siguiente descripción de una forma de realización preferida por medio de las figuras. Muestran:

Figura 1 una sección de una máquina herramienta en distintas vistas; y Figura 2 ejemplos de tablas de compensación y de una tabla de cinemática.

La invención se ha de explicar detalladamente por medio de la figura 1 que muestra una sección de una máquina herramienta en distintas vistas y distintos estados. La cinemática de esta máquina herramienta es naturalmente sólo un ejemplo y la invención se puede aplicar también sin problemas en otras cinemáticas.

Un control numérico 1 con un programa NC 2 escrito en coordenadas de pieza de trabajo (estos elementos aparecen representados sólo en la figura 1a, ya que esta parte de la figura 1a sería invariable en todas las vistas) sirve para controlar una máquina herramienta 3. A este respecto, el Tool Center Point (TCP 5) de una herramienta 4 se debe guiar en un trayecto predefinido y se debe mantener una orientación determinada de la herramienta 4. El TCP 5 puede ser, por ejemplo, el punto central esférico de una fresa esférica o el punto central del lado frontal de una fresa cilíndrica frontal.

En este ejemplo se supone que en caso de la máquina herramienta 3 se trata de una fresadora de 5 ejes y, por tanto, en el caso de la herramienta 4, de una fresa 4. Esta fresa está fijada en un cabezal pivotante 6 que se sujeta, por su parte, con dos cojinetes mediante una horquilla 7. El cabezal pivotante puede pivotar, por tanto, alrededor de un eje A. La horquilla 7 está apoyada a su vez de forma giratoria alrededor de un eje C, de modo que en la figura 1a están representados dos grados de libertad rotatorios o ejes de máquina A, C. No están representados tres ejes lineales de máquina X, Y, Z que posibilitan los movimientos de traslación de la herramienta 4. La máquina herramienta 3 dispone entonces en total de cinco ejes de máquina X, Y, Z, A, C, cuyas direcciones están representadas asimismo en la figura 1a de forma resumida.

Con X, Y, Z, A y C se identifican aquí tanto los ejes de máquina como las direcciones correspondientes. El significado respectivo se infiere del contexto. B identifica sólo una dirección de giro, ya que en este ejemplo no hay un eje de máquina correspondiente, como se describe más adelante.

La figura 1b representa una vista lateral de la figura 1a. La figura 1c muestra la misma vista que la figura 1a, pero el cabezal pivotante 6 está representado adicionalmente de manera inclinada alrededor del eje de máquina A, lo que se puede observar mejor en la vista lateral de la figura 1d.

En la figura 1c se puede observar que el cabezal pivotante 6 no sólo realiza el movimiento deseado en realidad al pivotar alrededor del... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para posicionar ejes de máquina de una máquina herramienta, según el que un control numérico (1) convierte posiciones nominales de una herramienta (4) , predefinidas en coordenadas de pieza de trabajo, en posiciones nominales de ejes de máquina (X, Y, Z, A, B, C) por medio de una cadena cinemática definida mediante una tabla de cinemática (9) , estando indicadas en la tabla de cinemática (9) transformaciones de las coordenadas en varias entradas que describen la cinemática de la máquina herramienta (3) al estar indicados por entrada respectivamente una dirección axial (X, Y, Z, A, B, C) y un valor de transformación correspondiente (L, L', L") , caracterizado por que para un eje de máquina (X, Y, Z, A, B, C) con un error en una dirección diferente a la dirección axial respectiva se registran en la tabla de cinemática (9) valores de transformación de error (F_A_X (A) , F_A_B (A) ) dependientes de la posición axial, estando disponibles los valores de transformación de error (F_A_X (A) ) , F_A_B (A) ) dependientes de la posición axial en forma de una tabla de compensación (8.1, 8.2) , específica del eje, que se referencia en la tabla de cinemática (9) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la tabla de compensación (8.1, 8.2) contiene valores de transformación de error para varias posiciones axiales.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que se interpolan valores de transformación de error para posiciones axiales, para las que la tabla de compensación (8.1, 8.2) no contiene valores de transformación de 20 error.