Procedimiento y dispositivo para la detección precisa de un contacto entre una herramienta giratoria y una pieza mecanizada por la herramienta.

Dispositivo para la detección precisa de un contacto de una herramienta giratoria (25) de mecanizado conuna pieza (10) en un porta-pieza (11),

estando montada la herramienta (25) en un husillo (22) montado enrotación en un cuerpo (21) de un electromandrino (21), siendo el husillo (22) solidario en su parte posteriorcon un árbol rotativo (24) y giratorio en una parte posterior (21') del cuerpo (21) mediante rodamientos (27'),comprendiendo el dispositivo una unión de la pieza (10) y del cuerpo (21) a un primer potencial eléctrico, unaislamiento eléctrico de la herramienta (25) mediante soportes aislantes (23) y un dispositivo (30) demedida de un evento ligado a la conducción eléctrica entre la herramienta (25) y la pieza (10), donde uncolector eléctrico (27) conecta la herramienta (25) al dispositivo de medida (30) para repercutir en dichodispositivo de medida una modificación de un evento eléctrico que se sucede durante el contacto de laherramienta (25) con la pieza (10), donde los soportes aislantes (23) están dispuestos entre el árbol (24) delelectromandrino y el cuerpo del electormandrino (21) y están constituidos por rodamientos de husillo (22),caracterizado porque el colector (27) está formado por un rodamiento no conductor (27') previsto en el árbol(24) del electromandrino en la parte posterior del husillo (22), siendo la parte posterior (21') del cuerpo unapieza conductora y aislada del resto del cuerpo (21) mediante un aislante (29)y porque el colector (27) está conectado a una fuente de tensión alternativa mediante un circuito (30)detector de impedancia que recibe información a mediante la pieza conductora (21') y el rodamiento (27'),teniendo lugar la aproximación, que se caracteriza por la detección de una variación de tensión medidaentre dos puntos del circuito.

Procedimiento y dispositivo para la detección precisa de un contacto entre una herramienta giratoria y una pieza mecanizada por la herramienta La presente invención se refiere a la fabricación de piezas con herramientas giratorias, principalmente electromandrinos de mecanizado que giran a alta velocidad.

De los documentos FR 2500776 o WO 97/30820 se conocen electromandrinos de mecanizado. Estas máquinas están asociadas a mandos de control según los ejes clásicos de traslación X, Y, Z y de rotación en A y B y, en general, permiten una precisión del orden de decenas de micrómetros, por ejemplo de 30 micrómetros, para máquinas de grandes dimensiones (recorridos superiores a 1, 5 m) .

En el marco de la continuación de un mecanizado para un último acabado y principalmente durante cuando se reanuda el mecanizado con una herramienta hermana que puede conllevar problemas en el reposicionamiento del husillo, es deseable mejorar en la mayor medida posible la precisión y, por tanto, se debe conocer con la mayor exactitud posible cómo se aproxima la herramienta giratoria a la pieza, también en caso de que la rotación de la herramienta giratoria y su desplazamiento a alta velocidad puedan provocar desplazamientos axiales del husillo.

El documento US 2003/002943 proporciona un dispositivo para detectar de forma precisa la aproximación de la herramienta fija en la pieza del tipo donde se detecta la modificación de un evento, principalmente eléctrico o acústico, que se produce durante la aproximación de la herramienta a la pieza. No obstante, este dispositivo utiliza un potencial positivo presente en toda la estructura de la máquina.

Del documento EP 1197819 se conoce también un dispositivo que presenta las características del preámbulo de la reivindicación 1 adjunta. La herramienta se aislada directamente del árbol del electromandrino en el que está montada por una capa aislante. La información eléctrica es recogida mediante medios no descritos en detalle directamente desde la herramienta y que probablemente son del tipo con escobillas. Esta disposición probablemente es satisfactoria para herramientas giratorias a baja velocidad, pero no así para herramientas que trabajan a altas velocidades como las de la presente invención. En efecto, la información recogida por el colector de escobilla no es fiable a alta velocidad y, por otra parte, el aislamiento entre la herramienta y el árbol conlleva dudas sobre la posición exacta de la herramienta.

La US 2006/0159537 describe un dispositivo detector donde la información de cambio de estado eléctrico es detectada en la propia herramienta.

La invención pretende resolver estos inconvenientes y buscar una solución que permita una aproximación precisa, principalmente para herramientas que giran a alta velocidad.

La invención logra su objetivo mediante un dispositivo según la reivindicación 1 adjunta.

Ventajosamente, el primer potencial es la tierra, de modo que el cuerpo y la pieza y su porta-pieza no son llevados a ningún potencial, contrariamente a los dispositivos de la técnica anterior.

Según una primera forma de realización, el colector comprende un rodamiento conductor eléctrico, preferentemente de acero.

Según una primera variante de la primera forma de realización, el colector está sometido a un segundo potencial eléctrico mediante un circuito detector de paso de corriente que constituye el circuito de medida, caracterizándose el contacto por la detección de un cambio en la corriente que pasa en dicho circuito.

Este cambio de estado de la corriente en el circuito detector puede corresponder a un cambio binario de paso de corriente en ausencia de corriente. Por ejemplo, en un montaje práctico con puesta a masa (primer potencial nulo) , la tarjeta instalada en la máquina detecta una falta de corriente en el circuito de medida: durante la aproximación, la corriente En la práctica, la pieza puede ser someterse al primer potencial eléctrico (y principalmente puesta a tierra) mediante el porta-pieza que es conductor y está sometido a dicho primer potencial.

La gran ventaja de la invención es que se capta la información del potencial eléctrico en la parte posterior del husillo, en el árbol del electromandrino, en una parte cuyo diámetro es relativamente pequeño con ayuda de un cojinete, conductor o no conductor, relativamente de pequeñas dimensiones. La rotación aplicada en un mecanizado de alta velocidad es compatible con esta disposición.

La invención también se refiere a un procedimiento de aproximación precisa de una herramienta giratoria de mecanizado de una pieza en un porta-pieza en el cual se utiliza un dispositivo tal como el citado anteriormente.

Según una característica ventajosa, en una primera etapa se acerca la herramienta a una proximidad de la pieza y en una segunda etapa se adelanta la herramienta a pasos muy pequeños detectándose la aproximación en el Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes de la siguiente descripción de ejemplos de realización y en relación con las figuras adjuntas, en las cuales:

Figura 1: vista esquemática de una máquina de mecanizado del tipo electromandrino y de la pieza a mecanizar, así como del circuito eléctrico asociado al procedimiento y a un dispositivo detector que no pertenece a la invención.

Figura 2: vista esquemática de una segunda máquina de mecanizado de tipo electromandrino y de la pieza a mecanizar, así como del circuito eléctrico asociado al procedimiento y a un dispositivo detector que no pertenece a la invención, representando la Figura 2A el esquema eléctrico correspondiente a la configuración de dichos elementos.

Figura 3: vista esquemática de una máquina de mecanizado de tipo electromandrino y de la pieza a mecanizar, así como del circuito asociado al procedimiento y al dispositivo detector de contacto preciso según la invención, representando la Figura 3A el circuito eléctrico equivalente.

La Figura 1 muestra de forma muy simplificada una pieza a mecanizar 10 colocada en una placa 11 gruesa de material conductor eléctrico, por ejemplo de acero o de hierro fundido.

El electromandrino 20 está representado de forma simplificada por su cuerpo 21 soportado por una estructura no representada de modo tradicional, mediante raíl, carro y deslizador, donde los desplazamientos relativos con respecto a la pieza son efectuados por dicho soporte del electromandrino y/o por el soporte de pieza según 5 ejes. El husillo giratorio 22 está montado en un punto apropiado del cuerpo 21 mediante un par de rodamientos 23 en este caso no conductores, por ejemplo de cerámica. En la parte posterior del husillo 22 gira en el cuerpo 21 el árbol del electromandrino 24, sobre unos rodamientos no representados en la figura. En la parte anterior del husillo 22, un emplazamiento permite acoger el cono 25b de una herramienta giratoria 25 de sustracción de material destinada a retirar material de la pieza 10, presentando la herramienta un collarín 25a esencialmente del mismo tamaño que la parte anterior del husillo 22 y apoyado de forma rígida sobre su cono mediante un sistema de ajuste de la herramienta, no representado.

Un programa de mando dirige los movimientos del electromandrino 20 de modo que obliga a la punta de la herramienta 25 a seguir una trayectoria predeterminada, primero fuera del mecanizado, acercándose la herramienta a la pieza y, una vez realizada la aproximación precisa de la pieza, en el mecanizado, donde la punta de la herramienta retira de forma efectiva el material de la pieza, y finalmente fuera del mecanizado, cuando la herramienta se aleja de la pieza a mecanizar.

La invención se refiere más concretamente a la etapa final de acercamiento de la herramienta hacia la pieza y la aproximación.

Según la invención, se prevén medios muy precisos para detectar el contacto y, por tanto, para la aproximación a la pieza, basados en el reconocimiento de una modificación en un evento eléctrico cuando la herramienta entra en contacto con la pieza.

Para ello, la placa gruesa 11 se conecta a tierra mediante un cable 12 y el cuerpo 21 del electromandrino también se conecta a tierra mediante un cable 26. El potencial existente entre la herramienta 21 y el husillo 22 se recoge en la parte posterior del árbol del electromandrino 24 mediante un conductor móvil 27 (un rodamiento colector de acero) conectado a una fuente de corriente continua 28 a través de un circuito detector de corriente 30 susceptible de enviar una información binaria sobre el paso o no de corriente.

Cuando no se detecta corriente en el circuito 30, la herramienta 25 y el husillo 22 están todavía en estado aislado y, por tanto, sin... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la detección precisa de un contacto de una herramienta giratoria (25) de mecanizado con una pieza (10) en un porta-pieza (11) , estando montada la herramienta (25) en un husillo (22) montado en rotación en un cuerpo (21) de un electromandrino (21) , siendo el husillo (22) solidario en su parte posterior con un árbol rotativo (24) y giratorio en una parte posterior (21’) del cuerpo (21) mediante rodamientos (27’) , comprendiendo el dispositivo una unión de la pieza (10) y del cuerpo (21) a un primer potencial eléctrico, un aislamiento eléctrico de la herramienta (25) mediante soportes aislantes (23) y un dispositivo (30) de medida de un evento ligado a la conducción eléctrica entre la herramienta (25) y la pieza (10) , donde un colector eléctrico (27) conecta la herramienta (25) al dispositivo de medida (30) para repercutir en dicho dispositivo de medida una modificación de un evento eléctrico que se sucede durante el contacto de la herramienta (25) con la pieza (10) , donde los soportes aislantes (23) están dispuestos entre el árbol (24) del electromandrino y el cuerpo del electormandrino (21) y están constituidos por rodamientos de husillo (22) ,

caracterizado porque el colector (27) está formado por un rodamiento no conductor (27’) previsto en el árbol

(24) del electromandrino en la parte posterior del husillo (22) , siendo la parte posterior (21’) del cuerpo una pieza conductora y aislada del resto del cuerpo (21) mediante un aislante (29)

y porque el colector (27) está conectado a una fuente de tensión alternativa mediante un circuito (30) detector de impedancia que recibe información a mediante la pieza conductora (21’) y el rodamiento (27’) , teniendo lugar la aproximación, que se caracteriza por la detección de una variación de tensión medida entre dos puntos del circuito.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer potencial es la tierra.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la pieza (10) se somete al primer potencial eléctrico mediante el porta-pieza (11) que es conductor eléctrico.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque están previstos medios de inyección de soplado de aire comprimido a través del husillo y la herramienta.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios de inyección están constituidos por una junta giratoria que sirve de colector (27) .

6. Procedimiento de aproximación precisa de una herramienta giratoria de mecanizado a una pieza en un porta-pieza, caracterizado porque se utiliza un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque en una primera etapa se acerca a la herramienta (25) a una proximidad inmediata de la pieza (10) y en una segunda etapa se hace avanzar la herramienta (25) mediante pasos muy pequeños, detectando con el circuito de medida (30) la aproximación, reiterando un paso cada vez que no se detecta una aproximación, hasta la aproximación indicada por el circuito de medición.

Medida 2

Medida 1

Rmedida