ES2259465T3 - Sistema virtual de aprendizaje. - Google Patents
Sistema virtual de aprendizaje.Info
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- G05B19/40937—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part program, for the NC machine concerning programming of machining or material parameters, pocket machining
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Abstract
Sistema (1) para elaborar, modificar y/o visualizar programas para controlar máquinas rectificadoras, con un módulo (2) "teach-in", que produce una representación visual de una pieza (25) a trabajar y una herramienta (27, 28, 29) de rectificar en un aparato (18) de representación, permite la manipulación de la representación por movimiento mutuo de la pieza (25) a trabajar representada y de la herramienta (27, 28, 29) rectificadora representada, y genera o modifica a base de la manipulación un programa (programa-NC) de control de la máquina y modela el desgaste del material, así como lo representa en el medio (18) de representación, caracterizado porque se ha previsto un medio para determinar las dimensiones resultantes de la pieza a trabajar a base de la representación visual de la pieza (25) a trabajar mecanizada virtualmente midiendo la representación visual de la pieza (25) a trabajar mecanizada virtualmente, y porque se han previsto marcadores utilizables interactivamente para las mediciones, pudiendo elegirse aleatoriamente puntos de la pieza (25) a trabajar gracias al medio, determinando luego el medio las relaciones de medidas entre los puntos.
Description
Sistema virtual de aprendizaje.
El invento se refiere, en general, a un sistema
para elaborar, modificar y/o visualizar programas para controlar
máquinas rectificadoras.
Las máquinas rectificadoras se controlan, por lo
general, por programas, es decir, los procesos de mecanizado a
ejecutar en una pieza a trabajar discurren controlados por programa.
Para generar un movimiento relativo entre la herramienta y la pieza
a trabajar, se prevén, por lo general, varios ejes NC. Por ejemplo,
se coloca un cabezal de rectificado sobre una guía lineal
correspondiente, que se ha provisto, a su vez, de un accionamiento
mandado NC (NC = controlado numéricamente). Accionando uno o varios
de dichos ejes, se produce un movimiento de aproximación. Por
ejemplo, al rectificar ranuras espirales en herramientas de
perforación, se requiere una superposición de varios componentes de
movimiento, para conseguir un movimiento relativo apropiado entre
la pieza a trabajar y la herramienta.
Se conocen máquinas herramientas controladas
numéricamente y programas de control para las mismas. Por ejemplo,
el documento EP 0530364 revela un control numérico interactivo, que
produce una representación de una pieza a trabajar en un monitor a
base de datos NC existentes. Una modificación interactiva de los
datos NC se puede llevar inmediatamente a visualización. Con ello,
se hacen visibles inmediatamente los efectos de las modificaciones
de los datos. Al sistema corresponden memorias, medios de cálculo,
medios de visualización y dispositivos de entrada. A base de la
representación del proceso de mecanizado en un monitor, se pueden
corregir directamente los datos NC en la pantalla.
La programación de máquinas NC requiere, por lo
general, determinados conocimientos tanto sobre el lenguaje de
programación utilizado, como también sobre circunstancias especiales
del mecanizado de determinadas superficies de la pieza a
trabajar.
El documento
US-A-5046022 da a conocer un sistema
de simulación en tiempo real, con el que se puede controlar y
programar un manipulador. El manipulador se encuentra en el campo de
visión de una cámara, cuya imagen se reproduce en una pantalla. En
la conducción entre la cámara y la pantalla, se dispone un
mezclador, por medio del cual se pueden mezclar imágenes simuladas
en la representación de la pantalla. El manipulador se puede
controlar por medio de una palanca de mando ("joy stick"). Los
movimientos del manipulador se pueden seguir en la pantalla. Entre
la palanca de mando y el control del manipulador, se dispone un
módulo de simulación, que sirve para anticipar virtualmente
especificaciones para la palanca de mando, antes de que sean
transmitidas al manipulador, y mezclarlas por medio del mezclador
como imágenes generadas artificialmente en la representación de la
pantalla. Con ello, es posible eliminar fallos en trayectorias de
desplazamiento del manipulador con ausencia de colisiones, antes de
que sean realmente pasadas por el manipulador.
El documento
EP-A-513369 da a conocer un
dispositivo numéricamente controlado para la simulación de un
proceso de mecanizado de una máquina de mecanizado con arranque de
virutas en una pantalla. Con ello, se puede visualizar el
mecanizado de una pieza a trabajar, prefijado por un programa NC, en
una pantalla. No obstante, se ha de partir de un programa NC dado.
La elaboración de programas NC presupone, sin embargo, personal
entrenado y representa un notable factor de coste y tiempo.
El documento
GB-A-2140937 da a conocer un sistema
para la simulación de una máquina herramienta, donde el sistema
comprueba la ausencia de colisiones de un programa NC dado. Se parte
además de un programa NC dado.
Del documento
DE-A-195 06 204, resulta una máquina
rectificadora de herramientas, cuyos ejes se controlan
numéricamente. Un dispositivo de control genera las correspondientes
señales de ajuste. La especificación de un movimiento relativo
entre la herramienta y la pieza a trabajar se realiza por medio de
un solo órgano de control como, por ejemplo, un volante manual
electrónico. Esto representa una simplificación para la
programación.
Se conocen por el documento
DE-A-197 39 559 las características
del preámbulo de la reivindicación 1. El documento revela un
procedimiento y un sistema para elaborar así como para visualizar
juegos de datos de control. Para la elaboración de juegos de datos
de control, se representan en una pantalla una unidad funcional y
una pieza a trabajar y se mueven relativamente entre sí. En el caso
de la unidad funcional, se puede tratar de una herramienta. A base
de las acciones virtuales de las unidades funcionales, se elaboran
los juegos de datos de control para el control ulterior de una
máquina herramienta y, por otro lado, se calculan y se representan
las modificaciones resultantes en la pieza a trabajar.
Este sistema permite elaborar al usuario no
ejercitado juegos de datos de control en el lenguaje NC.
Es problema del invento facilitar el manejo de
máquinas NC.
Este problema se resuelve con el sistema, que
presenta las características de la reivindicación 1. El sistema
según el invento presenta un módulo "teach-in",
que puede estar formado, por ejemplo, por un programa que funciona
con un soporte físico (hardware) apropiado. El módulo
"teach-in" permite una representación visual,
preferiblemente tridimensional, de una pieza a trabajar y de una
herramienta. Esto es posible también siempre aunque no exista
ningún programa de control de la máquina. Se representan entonces
como pieza a trabajar, por ejemplo, una pieza bruta o una
herramienta, que no se haya terminado de mecanizar completamente. La
pieza bruta o la herramienta parcialmente mecanizada pueden estar
listas, por ejemplo, en una biblioteca y ser sacadas de ella.
Alternativamente, se puede prever en el módulo
"teach-in" una posibilidad de configurar piezas
brutas o cuerpos de partida para fabricar herramientas de formas
básicas geométricamente sencillas como cilindros, paralelepípedos,
cubos o similares. El módulo "teach-in" puede
estar provisto de las correspondientes funciones de escala para
llevar la representación visual de las herramientas, piezas brutas o
cuerpos básicos a un tamaño deseado y a una relación escalar
requerida.
El módulo "teach-in" está
preparado para representar visualmente, en relación mutua, un
movimiento relativo de la pieza a trabajar y la herramienta,
prefijado por el operador con las correspondientes entradas
manuales. Por ejemplo, los movimientos se pueden introducir como
pasos de movimientos individuales o como movimientos subsiguientes
a una trayectoria prefijada. La especificación de una trayectoria
puede realizarse, por ejemplo, a base de trayectorias típicas
disponibles en una biblioteca, por ejemplo, rectas, líneas espirales
o trayectorias similares. En este caso, se puede prever nuevamente
una función de escala. Se considera adecuado además posibilitar un
posicionado opcionalmente por etapas o también una entrada opcional
de una trayectoria de movimiento. En este caso, se pueden poner
funciones de aplanamiento sobre una trayectoria introducida
manualmente.
Una parte integrante del módulo
"teach-in" consiste en que se genere o se
modifique un programa de control de la máquina a base del
movimiento relativo, introducido en el módulo
"teach-in", entre una representación de la
herramienta y una representación de la pieza a trabajar. Mientras
que el módulo "teach-in" visualiza el avance
del mecanizado, resultante del movimiento relativo entre la pieza a
trabajar y la herramienta, es decir, las escotaduras generadas
virtualmente en la pieza bruta, por ejemplo, por medio de un disco
rectificador, se generan, al mismo tiempo, los datos de control de
la máquina, que corresponden a semejante mecanizado. De este modo,
se puede elaborar por "teach-in" virtual el
programa de control de la máquina. Si el programa de control de la
máquina ya existiese, se puede modificar por el procedimiento
"teach-in" virtual. Con ello, se simplifica
notablemente el manejo de una máquina herramienta convenientemente
controlada numéricamente. Se facilita, con sencillez, la
manipulación de programas de control de máquinas, que describen
tanto la secuencia de movimientos, como también las velocidades de
los ejes de una máquina rectificadora, como también las
modificaciones de estado en las entradas de una unidad de control,
por ejemplo, una unidad de control SPS (control por programa
almacenado)(por ejemplo, la conexión y desconexión de las válvulas
de agente refrigerante o del husillo del disco rectificador). Tales
programas de control de máquinas se componen, por lo general, de una
yuxtaposición de órdenes individuales de movimientos individuales
de los ejes de la máquina, así como de comandos de control SPS.
Líneas de programa y bloques de programa, formados por varias líneas
de programa, controlan el movimiento de uno o varios ejes entre dos
puntos en el espacio. El módulo "teach-in"
virtual permite ahora, por ejemplo, la modificación de líneas de
programa compuestas o bien de bloques de programa compuestos,
consistentes en varias líneas de programa, la adición de nuevas
líneas o bloques de programas, así como el borrado de líneas o bien
bloques de programa existentes.
Además, el módulo
"teach-in" virtual presenta preferiblemente una
memoria, que está preparada para el almacenamiento de datos de
piezas a trabajar, para el almacenamiento de datos de herramientas y
para el almacenamiento de instrucciones operativas sobre los
movimientos relativos entre herramienta y pieza a trabajar. Para
ello, se coloca, por ejemplo, una memoria, existente en técnica de
soportes físicos, bajo la administración de un programa o una
sección de programa conveniente, que se procesa en un ordenador
adecuado. Este ordenador contiene además un medio de cálculo, al
que corresponden una sección de programa conveniente así como el
soporte físico, que procesa el programa o bien la sección de
programa. El medio de cálculo procesa las instrucciones operativas
existentes en la memoria y disponibles en ella, para modificar o
completar los datos de pieza a trabajar y/o los datos de
herramienta como corresponde a un mecanizado de la pieza a trabajar
por la herramienta, según el movimiento relativo fijado por las
instrucciones operativas. De este modo, se puede moldear, por
ejemplo, un desgaste de material y/o también opcionalmente, un
desgaste de herramienta. Se representa esto mediante el medio
visualizador, al que corresponden un dispositivo visualizador y el
correspondiente programa, que sirve para hacer visibles
gráficamente los datos en el dispositivo visualizador. Un medio de
entrada de datos sirve para la captación de los movimientos
relativos deseados entre la herramienta y la pieza a trabajar, que
se trasforman en las correspondientes instrucciones operativas, que
se almacenan, otra vez, definitivamente o se almacenan en la
memoria intermedia. A los medios de entrada de datos pueden
corresponder un aparato de entrada así como aparato reproducción,
en el que se pueden representar mandos de entrada virtuales o
similares.
En una forma de realización ventajosa, se ha
previsto además un medio de transformación, que convierte las
instrucciones operativas así elaboradas en un programa de control de
la máquina. Alternativamente, las instrucciones operativas pueden
corresponder directamente a un programa de control de máquina, de
modo que pueda suprimirse una transformación.
Con la manipulación de la representación dada
por el módulo "teach-in" virtual, se genera y/o
se modifica el programa de control de la máquina. Dicho programa
puede contener tanto las intervenciones cualitativas y las
modificaciones mencionadas arriba del programa de control de la
máquina, como también variaciones de los datos, que están
subordinados a las distintas líneas de programa.
El dispositivo de entrada, que está formado, por
ejemplo, por un aparato de entrada especial o un aparato de entrada
en combinación con campos de entrada representados en una pantalla,
puede contener tanto campos de manejo asignados a los distintos
ejes de la máquina, como también campos de manejo para ejes
configurables, que no coincidan con ejes de la máquina. Esto
simplifica aún más el manejo.
El módulo "teach-in" puede
estar contenido en un módulo de simulación o estar unido con uno,
que permita la representación de la mecanización introducida a modo
de una película. En una forma de realización ventajosa, también se
puede realizar la simulación discrecionalmente por etapas, así como
se puede pasar en movimiento retardado o acelerado. La simulación
se puede interrumpir y corregir con el módulo
"teach-in", en caso necesario.
Se ha previsto además un medio, con el cual se
pueden determinar las mediciones resultantes de la pieza a trabajar
a base de la representación visual. Tales medios pueden estar
formados, por ejemplo, por un cursor, con el cual se pueden
seleccionar, es decir, pueden reaccionar, aleatoriamente puntos de
la pieza a trabajar, determinando entonces el medio relaciones de
medida entre los puntos.
La representación producida por el medio de
representación es preferiblemente una representación tridimensional,
que proporciona al observador una impresión espacial de la pieza a
trabajar virtualmente generada. El sistema según el invento puede
ser operado, por ejemplo, en un ordenador separado o integrarse en
el control de una máquina mandada por NC. En el primer caso
mencionado, se pueden elaborar interactivamente programas NC para
máquinas mandadas por NC, después de lo cual el programa así
establecido se transfiere a la máquina NC habitual por lo demás.
Para ello, pueden servir soportes de datos o líneas de datos.
Detalles ventajosos de formas de realización del
invento se obtienen a partir del dibujo, de la descripción o de las
reivindicaciones subordinadas.
En el dibujo, se ilustra un ejemplo de
realización del invento. Tal ejemplo lo muestran:
Figura 1 un sistema para generar, modificar
y/o visualizar programas de control de máquinas en una
representación de conjunto aproximada;
Figura 2 una ilustración de elementos
individuales correspondientes al módulo
"teach-in", en vista de conjunto
aproximada;
Figura 3 el flujo de datos del módulo
"teach-in" como cuadro de diagrama de
bloques;
Figura 4 un elemento del juego de
herramientas en representación gráfica esquemática;
Figura 5 una máquina rectificadora y sus
ejes reales así como configurables en una vista en planta
esquemática desde arriba;
Figura 6 un panel de manejo para introducir
movimientos relativos deseados entre la herramienta virtual y la
pieza a trabajar virtual;
Figuras 7 a 9 una representación de la pantalla
de la herramienta virtual y de la pieza a trabajar virtual al
introducir el movimiento, en cada caso;
Figura 10 una representación en pantalla de
la herramienta y de la pieza a trabajar al introducir las
operaciones de mecanizado deseadas;
Figura 11 una representación en pantalla de
la máquina para llevar a cabo las operaciones de mecanizado según
las figuras 7 a 10;
Figura 12 un panel de manejo para el módulo
de simulación;
Figura 13 una representación en pantalla
durante el curso de la simulación;
Figura 14 un detalle de la representación en
pantalla según la figura 13, y
Figura 15 la representación en pantalla de
un monitor SPS.
En la figura 1, se puede ver un sistema 1
"teach-in", que sirve para elaborar, modificar
y visualizar programas para el control de máquinas. El sistema 1
presenta un módulo 2 "teach-in", que sirve para
la elaboración de programas de control de máquinas. El módulo 2
"teach-in" se ha formado por medio de un
programa informático y el soporte físico básico. Presenta una
rutina 4, que está preparada para influenciar datos caracterizados
esquemáticamente por un bloque 5 y un programa de control de
máquinas. El módulo "teach-in" presenta un
módulo 2a de colisiones visible en la figura 3, así como un módulo
2b de cálculo de tiempos. El módulo 2a de colisiones sirve para
detectar colisiones indeseadas entre la herramienta y la pieza a
trabajar, que no suponen contacto alguno en cuanto a una
mecanización de la pieza a trabajar (con formación de virutas). El
módulo 2b de cálculo de tiempos sirve para determinar el tiempo de
mecanizado, que resulta de un procesado real del programa de
control de máquinas. Los datos se han podido suministrar al módulo 2
"teach-in" desde un bloque 6, que, por
ejemplo, puede contener datos, que configuran una pieza a trabajar
sin mecanizar. Si se transfieren los datos de partida desde el
bloque 6 al bloque 5, se transfieren éstos del bloque 5 al módulo 2
"teach-in", para representar y la manipular la
representación. A base de la manipulación de la representación, se
repercute nuevamente en los datos y en el programa de máquinas del
bloque 5 hasta que se elabore el juego de datos deseado y el
programa de máquinas deseado. Este programa se distribuye entonces
como programa de control de la máquina, tal como se ilustra en la
figura 1 por medio de un bloque 7.
Al módulo 2 "teach-in"
corresponden, como se explica en la figura 2, un ordenador con una
unidad de control y procesado, que forma una unidad 11 de cálculo,
una memoria 12, un monitor 14 y un dispositivo 15 de entrada. La
memoria 12 forma con una sección de un programa 16, que funciona en
la unidad 11 de cálculo, una memoria 17 para almacenar datos de la
pieza a trabajar, datos de la herramienta e instrucciones, que
caracterizan un movimiento relativo entre herramienta y pieza a
trabajar. Otra sección más del programa 16 forma con el monitor 14
un medio 18 de visualización para visualizar la pieza a trabajar, la
herramienta y la posición relativa mutua entre la pieza a trabajar
y la herramienta. El manejo del sistema
"teach-in" se realiza por medio de otra
sección más del programa 16 en combinación con el dispositivo 15 de
entradas y el monitor 14. La sección de programa afectada forma con
el dispositivo 15 de entrada y el monitor 14 un medio 19 de entrada.
El sistema 2 "teach-in" descrito hasta aquí
opera tal como sigue:
Se supone primero como ejemplo que aún no existe
programa de control de máquina alguno. Los datos transferidos del
bloque 6 al módulo 2 "teach-in" describen, por
consiguiente, una pieza a trabajar en estado sin mecanizar y, al
menos, una herramienta elegida. Esta herramienta se ilustra en el
monitor 14 junto con la pieza a trabajar del bloque 4 mediante el
medio 18 de visualización. Con el dispositivo de entradas, se
simulan movimientos de la representación de la pieza a trabajar y/o
de la representación de la herramienta. Se pueden alimentar o
simular además órdenes de control SPS (sistema de programa
almacenado). A estas órdenes corresponden, por ejemplo, la conexión
y la desconexión de válvulas de medio refrigerante. El movimiento de
las representaciones así como la entrada de las órdenes de control
SPS pueden realizarse por medio de entradas de teclado, aunque
preferiblemente por entradas de palanca de mando ("joystick") y
de ratón en combinación con un menú de entrada u otras
representaciones ilustrados en el monitor 14. Los movimientos
resultantes se registran como datos y se traducen en instrucciones
de control para una máquina NC. De este modo, se forma paso a paso
en el bloque 5 un programa de control de la máquina. Cuando la
pieza a trabajar y la herramienta han recorrido todas las
posiciones deseadas, se ha terminado el proceso
"teach-in", y se distribuye en el bloque 7 el
programa de control de la máquina terminado, que se determina, en
cierto modo, por la huella del movimiento relativo de la
representación de la pieza a trabajar y la representación de la
herramienta. El programa de control de la máquina se puede
transferir ahora directamente a una máquina herramienta, que lo
procesa
entonces.
entonces.
De acuerdo con la cinemática de la máquina
(disposición de ejes) de la máquina herramienta, en la que se ha de
procesar el programa, y de acuerdo con la geometría de la máquina,
se pueden fijar los correspondientes datos en el menú de
configuración. Otros datos de configuración adicionales, como la
descripción de la geometría y la disposición de las herramientas
(discos de rectificado) así como la geometría de la pieza a
trabajar, como también del medio de sujeción, se pueden simular
desde el exterior por medio de interfaces. Por ejemplo, es posible
registrarlos en la memoria por medio de soportes de datos. A los
datos a ser registrados en la memoria, que forman un juego de datos
de entrada, pueden corresponder los siguientes datos:
- a)
- Datos de herramienta: Descripción de la geometría de la herramienta, en especial, descripción de la geometría de los discos de rectificar utilizados como herramienta y su posición de montaje en la máquina. En especial, se pueden reunir discos individuales en juegos de discos, como se ha ilustrado en la figura 4. Estos datos se pueden depositar en grupos de datos, que existen o se pueden poner a disposición discrecionalmente. Los datos pueden ser depositados además en un banco de datos, que forma parte del sistema "teach-in" o que se puede utilizar discrecionalmente.
- b)
- Datos de los medios de sujeción: Descripción de la geometría del medio de sujeción de la pieza a trabajar. Estos datos puede ser depositados asimismo en grupos de datos o bien ser depositados en una banco de datos.
- c)
- Datos de la pieza a trabajar: Descripción de la geometría parcial de la parte bruta de la pieza a trabajar. Estos datos se depositaron en grupos de datos o bien en un banco de datos. Alternativamente o completando, pueden deducirse geometrías de la pieza bruta a partir de formas geométricas sencillas.
- d)
- Datos del programa de control de la máquina (en caso de que existan): Descripción del programa NC utilizado. Este programa se presenta ya sea como grupo de datos o puede ser transferido a través de una interfaz de comunicación por soporte de datos o línea de datos al sistema "teach-in".
- e)
- Datos de la máquina: Descripción de la geometría y de la configuración de los ejes de la máquina aplicada.
A los datos emitidos corresponden:
- a)
- Datos modificados de programas de control de la máquina: El programa de control de la máquina modificado o de nuevo cuño se distribuye como grupo de datos. Si el sistema "teach-in" forma parte de una máquina herramienta, se traspasa inmediatamente al control de la máquina. Si el sistema "teach-in" forma parte de un ordenador dispuesto externamente a la máquina herramienta, se puede transferir por medio de una línea o soporte de datos al control de la máquina.
- b)
- Pantalla: La elaboración así como la modificación del programa de control de la máquina se representan gráficamente en la pantalla con desgaste de material. En el caso de un colisión indeseada en el interior de la máquina, se puede emitir una señal de aviso y se puede interrumpir el programa en ese lugar. Bajo demanda, la línea de programa en la que se presentó la colisión puede escribirse en un nomenclátor de grupos de datos.
- c)
- Modelo generado de pieza a trabajar: El modelo generado de pieza a trabajar puede ser transferido a un sistema CAD (diseño asistido por ordenador) u otro sistema para su procesamiento subsiguiente.
Para la ilustración ulterior del funcionamiento
del sistema "teach-in" virtual, se ha
ejemplificado en la figura 3 el flujo de datos del sistema. Se ha
ejemplificado en el mismo únicamente una sección de programa. La
comunicación del sistema "teach-in" virtual con
otros componentes del sistema y el arranque del sistema se percibe
por un programa de orden superior, no ilustrado adicionalmente. Para
esto, también cuenta, por ejemplo, la transferencia del programa
generado de control de la máquina a la máquina.
A partir de un programa existente de control de
la máquina, dado el caso, fragmentario por añadidura, de una
memoria de disco fijo o de una programa de control de la máquina
entrante como corriente de datos continua, se generan en un módulo
de procesamiento trayectorias de desplazamiento de ejes de la
máquina. En la figura 3, se ha ejemplificado esto para cinco ejes
X, Y, Z, A y C diferentes. El módulo de procesamiento contiene
además datos sobre la geometría de la máquina y la cinemática, la
geometría de los discos, el medio productor virutas y la geometría
de la pieza a trabajar. Dicho módulo está unido además con el
dispositivo de entrada, con el que el usuario realiza un manejo,
interrumpe o continúa el procesamiento y agrega, borra o modifica
selectivamente a voluntad líneas de programa o bloques. A partir de
estos datos, el módulo de procesamiento elabora un modelo de pieza
a trabajar, realiza una observación de colisiones y calcula el
tiempo necesario de mecanizado. Este cálculo así como la
observación de colisiones y el modelo de pieza a trabajar se
visualizan mediante el medio de representación. Las trayectorias de
desplazamiento generadas se transfieren a la memoria y, por
consiguiente, se graban en el disco fijo. Se pueden transferir a la
máquina como programa de control de la máquina o transformar en un
programa de control de máquina y luego ser transferida a la
máquina.
La máquina se ha ilustrado esquemáticamente en
la figura 5 en una vista en planta desde arriba. Presenta una
bancada 21 de máquina, sobre la cual se ha apoyado giratoriamente
alrededor de un eje C vertical un soporte 22 de la pieza a
trabajar. El soporte 22 de la pieza a trabajar se puede desplazar
además en dirección horizontal por medio de un
eje-NC X adicional. Lleva además un dispositivo 24
receptor para una pieza 25 a trabajar, por ejemplo, una herramienta
perforadora. En el dispositivo 24 receptor, se puede disponer
discrecionalmente un mecanismo de posicionar giratoriamente, que
representa un eje-NC A adicional.
En la proximidad del soporte 22 de la pieza a
trabajar, se ha previsto adicionalmente un cabezal 26 de
rectificado, que lleva uno o varios discos 27, 28, 29 de
rectificado. El cabezal 26 de rectificado se puede desplazar
discrecionalmente en una dirección coincidente con el eje de giro
del husillo de rectificado por medio de un eje-NC Z
y linealmente, en una dirección (eje-NC Y) paralela
a el eje C. La pieza 25 a trabajar no se puede desplazar linealmente
con respecto a la pieza 22 a trabajar. Un movimiento axial (desde
la perspectiva de los discos 27, 28, 29 de afilado) de la pieza 25
a trabajar en dirección X' puede realizarse por superposición de
movimientos en la dirección Z (movimiento del cabezal de afilado) y
en dirección X (movimiento del soporte de la pieza a trabajar).
Para la programación
"teach-in" interactiva de esta máquina NC sirve
el módulo "teach-in" virtual, cuyo panel de
manejo se ilustra en la figura 6. La representación ilustra un campo
31 de manejo a visualizar mediante el medio 14 de representación en
un monitor. El campo 31 de manejo contiene varios campos 32 de
teclas de manejo, así como campos 33 de visualización. A los campos
de teclas de manejo, corresponden campos X, Y, Z, A, C de teclas
para elegir ejes-NC de la máquina restificadora. Las
teclas "-" y "+" así como "E" para marcha rápida
sirven para el control del movimiento. El incremento de avance
actual se puede regular por pasos lineales o pasos angulares. Una
tecla ReDo de repetición reestablece el paso anteriormente borrado.
Otro campo UnDo adicional de manejo borra el último paso
introducido. Para la elección adicional de los ejes, se ha previsto
además un campo K de teclas de manejo, que caracteriza un eje
configurable. Dicho eje puede desviarse de los
ejes-NC efectivamente existentes y componerse por
una superposición de movimientos de los diversos ejes X, Y, Z, A, C
de máquina efectivamente existentes.
Todos los movimientos se conciben y se realizan
como movimientos lineales entre dos puntos del espacio. Las
modificaciones de coordenadas angulares se representan por
modificaciones angulares lineales. Los movimientos de los ejes de
la máquina pueden efectuarse bien sea como movimiento de un eje o
como movimiento simultáneo de varios ejes. En el caso de un
movimiento único, se elige un eje y se mueve de acuerdo con el
avance elegido y del número de repeticiones de los movimientos
incrementales con la distancia conveniente. El movimiento
simultáneo de varios ejes se puede definir por la intercalación
consecutiva de movimientos de ejes individuales. Se conecta además
el modo "movimiento de varios ejes" y los ejes proceden uno
tras otro hasta el deseado punto final. Seguidamente, se desconecta
el modo "movimiento de varios ejes" y se reúnen todos los
movimientos (lineales) desde la conexión del "movimiento de
varios ejes" en un movimiento simultáneo de todos los ejes
participantes.
En lugar de la reunión de los movimientos
individuales de los ejes de la máquina en un movimiento superpuesto
de ejes, también se puede aprovechar, en algunos casos, el "eje
configurable". Se compone éste de los ejes de la máquina. Sin
embargo, el eje configurable no existe como eje verdadero. El
movimiento a lo largo de este eje debe ser generado por movimiento
simultáneo de uno o varios de ejes de la máquina. En la mayoría de
los casos, es conveniente colocar un eje configurable en el eje
central de la pieza a trabajar. Con ello, el movimiento de la
herramienta (el disco rectificador) es posible paralelamente a los
ejes de la pieza a trabajar. Un movimiento del disco rectificador a
lo largo de dicho eje es, por consiguiente, siempre paralelamente
al eje longitudinal de la pieza a trabajar y no se debe programar
más como movimiento combinado de dos ejes de la máquina, como se
puede observar en la figura 5. El eje configurable se maneja como un
eje de máquina. No obstante, en el programa de control de la
máquina (programa NC), se compone este movimiento a partir de los
ejes de la máquina existentes.
La definición de los ejes configurables se da
por medio de un grupo de datos de configuración. El grupo de datos
de configuración puede ser modificado por un menú. Por consiguiente,
los ejes configurables pueden adecuarse fácilmente a las diferentes
configuraciones de la máquina o también a las necesidades de
herramientas especiales o piezas a trabajar. Se define además cómo
el eje configurable respectivo está orientado en el espacio y cómo
está acoplado a los ejes de la máquina.
En el desplazamiento del juego de discos y de la
pieza a trabajar por el espacio de la máquina, se pueden presentar
colisiones. Las colisiones se pueden dividir en:
- Colisión del disco rectificador con la pieza a trabajar en la marcha rápida.
- Colisión del disco rectificador con el soporte de la pieza a trabajar o bien el medio de sujeción y otras partes de la máquina.
- Colisión de la pieza a trabajar con partes de la máquina o partes no productoras de virutas del disco rectificador.
- Colisión de la pieza a trabajar con un disco rectificador, que no representa el disco actualmente provocador de virutas.
Tales colisiones son interesantes especialmente
cuando se analizan programas-NC existentes. La
observación de colisiones se puede conectar durante la elaboración
del programa-NC tanto en procesamiento por pasos
individuales, como también en procesamiento continuo. Aunque no
debe ser conectado forzosamente y representa, por consiguiente, una
característica opcional del sistema.
Para la observación de colisiones, son posibles
dos tipos diferentes de operación:
- a)
- Modo "on-line": El gráfico se representa con el cálculo de colisiones y se actualiza el desgaste de material. En una colisión, para el procesamiento del programa y se emite un aviso de alarma.
- b)
- Modo "offline": El cálculo de colisiones se realiza sin gráfico y las colisiones se emiten en un diario de grupo de datos.
El croquis de los movimientos deseados de la
pieza a trabajar resulta de las figuras 6 a 14. Se parte, por
ejemplo, de un programa de control de máquina existente. Se puede
visualizar esto por medio de un proceso de simulación. Para ello,
sirve el campo de manejo ilustrado en el monitor. El resultado de la
simulación puede ser, por ejemplo, una vista de la pieza a trabajar
ilustrada en la figura 10. Opcionalmente, se puede conmutar a la
vista de la máquina en conjunto, como se ilustra en la figura 11. Si
el resultado del mecanizado es como se desea, puede permanecer sin
modificación el programa-NC. Si hubiese de ser
modificado, se puede interrumpir el curso de la simulación en un
lugar deseado y cambiarse al tipo de funcionamiento
"teach-in" virtual. Se ha ilustrado esto en
las figuras 13 y 14. El campo de manejo existente según la figura 14
adicionalmente al campo de servicio de la figura 12 permite el
registro de movimientos del disco rectificador y/o de la pieza a
trabajar, que se pueden introducir mediante un aparato de entrada
como, por ejemplo, una palanca de mando ("joystick") o un
ratón. Los movimientos introducidos se traducen, tras apretar el
campo de teclas de manejo "recepción", a una línea de programa
de control de la máquina o varias líneas de control de la máquina
así como los datos correspondientes.
Durante el curso (figura 12) de simulación
continuo, se procesa continuamente el programa de control de la
máquina y se pueden disparar las siguientes acciones por parte del
usuario:
- a)
- Comienzo o bien continuación de la elaboración del programa de control de la máquina: La elaboración se comienza o se continúa después de una parada intermedia.
- b)
- Parada intermedia de la elaboración del programa de control de la máquina: La elaboración se interrumpe, aunque puede continuarse.
- c)
- Terminación de la elaboración del programa de control de la máquina: La elaboración se termina y puede volver a comenzarse sólo por medio de un nuevo arranque.
- d)
- Discurso rápido de la elaboración del programa de control de la máquina: Se omiten varios juegos de programas. En caso deseado, se puede saltar a la siguiente operación de mecanizado.
- e)
- Retorno rápido de la elaboración del programa de control de la máquina: Se rebobinan varios juegos de programas. En caso deseado, se puede saltar a la operación de mecanizado anterior. Además, se pospone el gráfico en las correspondientes operaciones y la pieza a trabajar se representa como aparece en la elaboración de las correspondientes líneas de programa de control de la máquina. El tiempo de mecanizado se retrasa en correspondencia.
- f)
- Conmutación entre las vistas con y sin espacio de la máquina.
El procesamiento en pasos individuales del
programa de control de la máquina se puede iniciar por apretado de
la tecla de parada intermedia. El disco rectificador queda un la
posición actual y se indica la línea actual de programa de control
de la máquina y el tiempo de mecanizado transcurrido hasta ahora. Se
pueden iniciar las siguientes acciones:
- a)
- Paso individual adelante: Tiene lugar la elaboración de la siguiente línea de programa. Se actualizan el gráfico y el tiempo de mecanizado.
- b)
- Paso individual atrás: El procesamiento del programa se pospone en una línea. Se actualizan el gráfico y el tiempo de mecanizado, es decir, dado el caso, se cancela el gasto de material existente y se pospone el tiempo de rectificado.
- c)
- Arranque/recepción: El sistema marcha en el modo de recepción. Inmediatamente, se registran y se almacenan todos los movimientos de máquina prefijados manualmente. El gráfico se actualiza también en este caso.
- d)
- Parada/recepción: Se termina el modo de recepción y, con ello, el registro de los movimientos prefijados por el usuario.
El módulo de simulación y/o el de
"teach-in" calculan el tiempo de mecanizado y
dan el tiempo rectificado transcurrido desde el arranque del
programa. El tiempo de rectificado se actualiza con la elaboración
de cada línea de programa de control de la máquina. Como en el caso
de la observación de colisiones, se diferencia entre modo
"offline" y modo "online", es decir, el tiempo de
mecanizado se puede indicar inmediatamente o se puede almacenar en
un grupo de datos. Además, se visualiza la línea de programa actual,
así como la posición verdadera de los ejes de la máquina.
Las líneas de programa de control de la máquina
pueden introducirse directa o indirectamente, en caso de necesidad,
por manipulación gráfica. El estado SPS se influencia en
consonancia. Se pueden conectar y desconectar, por ejemplo, el
husillo del disco rectificador o las válvulas del medio
refrigerante. Estas reacciones pueden ilustrarse en un monitor de
estado SPS, como se ha representado en la figura 15. El monitor de
estado ilustra los estados actuales de las entradas y salidas SPS.
El estado de las salidas se puede modificar por medio de los
elementos de servicio correspondientes, siendo transferidas, luego,
estas modificaciones al programa NC actual.
El modelo de pieza a trabajar así como el modelo
de máquina y el de discos se pueden medir, en cada momento, con el
ratón. Al mismo tiempo, se seleccionan puntos en el espacio haciendo
click en una superficie o un borde, cuya distancia mutua o bien
ángulo mutuo se emiten en la pantalla.
Con ayuda de un plano, se puede generar una
sección bidimensional de la pieza a trabajar, que se puede medir
seguidamente. El plano puede elegirse ya sea discrecionalmente o
según una condición suplementaria, por ejemplo, paralelamente al
eje-X. Por consiguiente, se puede medir la anchura
del cuerpo o el ángulo de ataque de la bandeja de virutas, por
ejemplo, en una sección perpendicularmente al eje longitudinal de la
pieza a trabajar.
Puede resultar conveniente, en caso de
necesidad, posibilitar el modelado por manipulación de una
superficie (barrida) generada por el movimiento del disco
rectificador en el espacio. La huella del disco (superficie
barrida) rectificador da un volumen, que se puede desplazar y girar
a voluntad. La limitación de los desplazamientos y giros por
condiciones suplementarias, por ejemplo, el desplazamiento del
volumen a lo largo de un eje de coordenadas hasta que éste toque la
pieza a trabajar en, al menos, un punto, puede simplificar el
modelado. Son posibles otras superficies de contacto, por ejemplo,
planos. Seguidamente, se puede mover el volumen normalmente hacia
el interior de la pieza a trabajar, por ejemplo, en una determinada
cuantía a lo largo de la superficie, de modo que se produzca una
determinada profundidad de desgaste. Con este tipo de modelado, se
genera íntegramente o se completa el deseado programa de control de
la máquina.
Un módulo "teach-in"
virtual para la programación de máquinas rectificadoras o máquinas
herramientas diferentes contiene una superficie de utilización
gráfica, que contiene la representación visual de piezas brutas,
piezas a trabajar y/o herramientas. Los elementos representados se
pueden desplazar unos con respecto a otros a voluntad por medio de
elementos de manejo correspondientes. Los desplazamientos
resultantes se indican por el módulo
"teach-in" virtual y se traducen a un programa
de control de la máquina o se modifica un programa de control de la
máquina existente a base de los desplazamientos.
Claims (21)
1. Sistema (1) para elaborar, modificar y/o
visualizar programas para controlar máquinas rectificadoras, con un
módulo (2) "teach-in", que produce una
representación visual de una pieza (25) a trabajar y una herramienta
(27, 28, 29) de rectificar en un aparato (18) de representación,
permite la manipulación de la representación por movimiento mutuo
de la pieza (25) a trabajar representada y de la herramienta (27,
28, 29) rectificadora representada, y genera o modifica a base de
la manipulación un programa (programa-NC) de control
de la máquina y modela el desgaste del material, así como lo
representa en el medio (18) de representación, caracterizado
porque se ha previsto un medio para determinar las dimensiones
resultantes de la pieza a trabajar a base de la representación
visual de la pieza (25) a trabajar mecanizada virtualmente midiendo
la representación visual de la pieza (25) a trabajar mecanizada
virtualmente, y porque se han previsto marcadores utilizables
interactivamente para las mediciones, pudiendo elegirse
aleatoriamente puntos de la pieza (25) a trabajar gracias al medio,
determinando luego el medio las relaciones de medidas entre los
puntos.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque el módulo
"teach-in" presenta los siguientes
elementos:
una memoria (17),
- -
- que se ha dispuesto para almacenar datos de la pieza a trabajar, que caracterizan la pieza a trabajar en un estado mecanizado,
- -
- que se ha dispuesto además para el almacenamiento de datos de la herramienta, que caracterizan una herramienta, y
- -
- que se ha dispuesto para el almacenamiento de instrucciones, que caracterizan uno o varios movimientos relativos entre la herramienta y la pieza a trabajar.
un medio (16) de cálculo, que se ha dispuesto
para modificar, a base de las instrucciones, los datos de la pieza
a trabajar y/o los datos de la herramienta y/o datos sobre la
posición de la pieza a trabajar y la herramienta de un modo que
corresponda a una mecanización de la pieza (25) a trabajar por la
herramienta (27),según el movimiento relativo,
donde el medio (18) de representación se ha
dispuesto para que, a base de los datos de la pieza a trabajar y
los datos de la herramienta, se proporcione una representación de la
herramienta y de la pieza a trabajar así como de su movimiento
relativo, y
un dispositivo (19) de entrada, que se ha
dispuesto para modificar el movimiento relativo a representar en el
medio de representación entre la herramienta (27) y la pieza (25) a
trabajar y, en consecuencia, las instrucciones, que
caracterizan los movimientos relativos.
3. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque se ha previsto un medio de
transformación para cambiar las instrucciones al programa
(programa-NC) de control de la máquina.
4. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque las instrucciones están formadas por una
secuencia de órdenes de programa, que forman el programa de control
de la máquina.
5. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque, con la manipulación de la
representación, se modifica el programa de control de la
máquina.
6. Sistema según la reivindicación 5,
caracterizado porque, con la modificación del programa de
control de la máquina, se modifican informaciones o datos sobre la
dirección, la trayectoria y/o la velocidad de un movimiento de la
pieza a trabajar y/o de la herramienta.
7. Sistema según las reivindicaciones 2 y 3,
caracterizado porque el medio de transformación forma parte
del medio (16) de cálculo.
8. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque la memoria (17), el medio (16) de
cálculo, el medio (18) de representación y el dispositivo (19) de
entrada es, en cada caso, un programa o una sección de programa en
combinación con la parte de un ordenador utilizado por él.
9. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque el dispositivo (19) de entrada presenta
un aparato (15), dispuesto como interfaz de entrada manual, y un
campo de manejo así como un programa o una sección de programa para
el funcionamiento del aparato (15) y del campo de manejo, siendo
preferiblemente el campo de manejo una representación a reproducir
por un dispositivo (14) de representación con campos (32) de teclas
de manejo y con campos (23) de representación en caso de
necesidad.
10. Sistema según la reivindicación 9,
caracterizado porque distintos campos de manejo están
subordinados a los ejes (X, X', Z, C) de la máquina.
11. Sistema según la reivindicación 9,
caracterizado porque se han previsto campos (32) de teclas de
manejo, que pueden estar subordinados a ejes (K) configurables, que
determinan un movimiento compuesto de varios movimientos de los
ejes de la máquina.
12. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque la memoria (17) contiene una biblioteca,
que contiene datos de una o varias piezas brutas así como datos,
que caracterizan a una o varias herramientas.
13. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque el medio de representación contiene un
monitor de estado SPS, que visualiza el estado actual de todas las
entradas y salidas del programa (SPS) de control de la máquina.
14. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sistema contiene adicionalmente el
módulo de simulación, que produce una representación visual de un
proceso de mecanizado, que corresponde a un programa de control de
la máquina existente y que se caracteriza por un desgaste de
material en la pieza a trabajar.
15. Sistema según la reivindicación 14,
caracterizado porque el módulo de simulación forma parte del
módulo "teach-in".
16. Sistema según la reivindicación 14,
caracterizado porque el módulo de simulación presenta un
campo de manejo (figura 12), que es preferiblemente una
representación a reproducir por un dispositivo (14) de
representación con campos de teclas de manejo y, según demanda, con
campos de representación.
17. Sistema según la reivindicación 14,
caracterizado porque el módulo de simulación permite la
interrupción, la repetición, la aceleración, la deceleración de la
simulación o la representación paso a paso.
18. Sistema según la reivindicación 1 ó 14,
caracterizado porque la representación visual se limita a la
herramienta y a la pieza a trabajar o está incluido el espacio de la
máquina.
19. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sistema contiene un módulo de cálculo
de colisiones.
20. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sistema contiene un módulo (2b) de
cálculo de tiempos.
21. Sistema según la reivindicación 1 ó 14,
caracterizado porque el sistema forma parte de una máquina
rectificadora.
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