ES2602076T3 - Sistema de posicionamiento sobre una mesa portapiezas de una máquina herramienta y método de posicionamiento de la pieza sobre la mesa - Google Patents

Sistema de posicionamiento sobre una mesa portapiezas de una máquina herramienta y método de posicionamiento de la pieza sobre la mesa Download PDF

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ES2602076T3
ES2602076T3 ES13151388.9T ES13151388T ES2602076T3 ES 2602076 T3 ES2602076 T3 ES 2602076T3 ES 13151388 T ES13151388 T ES 13151388T ES 2602076 T3 ES2602076 T3 ES 2602076T3
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Abstract

Sistema de posicionamiento de una pieza mecánica (Q) que se va a trabajar, que comprende: - un dispositivo de soporte (100) adecuado para soportar la pieza (Q), estando provisto dicho dispositivo de soporte de al menos un sensor (120) aplicado a una parte de control (110') de dicho dispositivo de soporte (100), en el que el sensor (120) es adecuado para medir información de medición con respecto a la posición o a la disposición de la parte de control (110') en relación a una referencia; - una unidad de procesamiento (200) conectada operativamente a dichos sensores (120), adecuada para adquirir la información de medición, realizar el procesamiento de dicha información de medición, obtener información de desplazamiento, que corresponde al desplazamiento que se va a realizar por la pieza (Q) para converger la información del elemento con la información objetivo; - una unidad de visualización (300) conectada operativamente a la unidad de procesamiento (200) para la visualización de dicha información de desplazamiento; - medios de elevación y desplazamiento adecuados para elevar y desplazar dicha pieza (Q); estando el sistema de posicionamiento caracterizado por el hecho de que dicho sensor comprende un inclinómetro.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de posicionamiento sobre una mesa portapiezas de una maquina herramienta y metodo de posicionamiento de la pieza sobre la mesa
La presente invencion se refiere a un sistema de posicionamiento de una pieza mecanica que se va a trabajar en una mesa portapiezas de una maquina herramienta y a un metodo de posicionamiento de la pieza que se va a trabajar en la mesa.
En particular, la presente invencion se refiere a un sistema de posicionamiento de una pieza mecanica de grandes dimensiones y peso considerable, por ejemplo, un peso de varias decenas de toneladas, en una mesa portapiezas de una maquina herramienta de grandes dimensiones, tal como una pertoradora o fresadora.
Una pieza mecanica de grandes dimensiones por lo general se posiciona sobre la mesa portapiezas de la maquina herramienta utilizando medios de elevacion tales como sistemas de posicionamiento de gruas puente conocidos que se muestran, por ejemplo, en los documentos GB 2316536 A y WO 2011/161534 A1.
El posicionamiento correcto de la pieza sobre la mesa es de vital importancia para conseguir las tolerancias requeridas en el extremo de mecanizado, debido al peso significativo de la propia pieza. De hecho, si la pieza no esta osicionada correctamente en la mesa, esto provocara deformaciones no corregibles por la accion de los medios de soporte de la mesa, por ejemplo hidrostaticos.
El proposito de la presente invencion es hacer un sistema de posicionamiento de una pieza mecanica sobre una mesa portapiezas de una maquina herramienta y un metodo de posicionamiento de los mismos.
Dicho proposito se logra mediante un sistema de posicionamiento de acuerdo con la reivindicacion 1. El metodo de posicionamiento se realiza de acuerdo con la reivindicacion 10.
Las caracteristicas y ventajas del sistema de posicionamiento y del metodo de posicionamiento de acuerdo con la presente invencion se haran evidentes a partir de la descripcion siguiente, hecha a modo de ejemplo no limitativo, segun los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 muestra un grupo que comprende una maquina herramienta y una mesa portapiezas de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion, en una vista en planta desde arriba;
- la figura 2 muestra el grupo de la figura 1 segun una vista frontal;
- la figura 3 muestra el grupo de la figura 1 segun una vista lateral;
- la figura 4 muestra el grupo de la figura 3 en la cual se esquematiza una pieza mecanica mal ubicada;
- la figura 5 muestra un diagrama de un sistema de posicionamiento de acuerdo con un modo de realizacion de
la presente invencion;
- la figura 6 muestra la mesa portapiezas del sistema de acuerdo con la presente invencion;
- la figura 7 muestra una vista en seccion transversal de la mesa portapiezas de acuerdo con la linea VII-VII en seccion transversal de la figura 6; y
- las figuras 8 y 9 muestran diagramas del modo de realizacion del sistema de acuerdo con la presente invencion.
Con referencia a los dibujos adjuntos, el numero de referencia 1 globalmente indica un grupo para realizar el mecanizado mecanico, que comprende una maquina herramienta 10 y un dispositivo de soporte portapiezas 100 para soportar una pieza Q, tal como una pieza de grandes dimensiones y peso considerable.
De acuerdo con un modo de realizacion, la maquina herramienta 10, por ejemplo una fresadora-perforadora horizontal, comprende una base 12, que descansa en un banco 13 que, a su vez, descansa sobre el suelo T.
Por encima de la base 12 un montante vertical 14 se extiende a lo largo de un eje vertical Y, sustancialmente ortogonal al plano de tierra T.
La maquina 1 comprende un grupo movil 16 soportado por el montante 14; el grupo movil 16 comprende un carro 18, que se desliza por comando lo largo del montante 14, con el fin de posicionarse a una altura deseada a lo largo del eje vertical Y, y un cabezal 19, soportado por el carro 18, que se traslada a lo largo del eje de cabezal W ortogonal al eje vertical Y, es decir, sustancialmente horizontal.
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Ademas, el grupo movil 16 comprende al menos un mandril 20, soportado por el cabezal 19, que puede girar alrededor de un eje de trabajo Z, tambien sustancialmente perpendicular al eje vertical Y y preferentemente tambien trasladable lo largo de dicho eje de trabajo Z.
Perpendicular al eje vertical Y y al eje de trabajo Z, se define un eje longitudinal X, a lo largo del cual se extiende el banco 13.
Opuesto al mandril 20 esta posicionada la pieza que se va a trabajar Q, soportada por el dispositivo de soporte 100.
El dispositivo de soporte 100 comprende un banco de soporte 103, por ejemplo, con una extension a lo largo de un eje de traslacion K, preferentemente ortogonal al eje longitudinal X del banco 13 de la maquina herramienta, y una base de soporte 102, soportada por el soporte de banco 103 y trasladable bajo comando a lo largo del mismo.
Ademas, preferentemente, el dispositivo portapiezas 100 comprende un cojinete de empuje 104, posicionado en la base de soporte 102 y soportado por medios de soporte, preferentemente hidrostaticos, adecuados para girar bajo comando alrededor de un eje de rotacion J ortogonal al plano de tierra T.
Ademas, el dispositivo de soporte 100 comprende una placa de mesa 110 posicionada en el cojinete de empuje 104, adecuada para soportar la pieza Q.
Por tanto, la placa de mesa 110 es preferentemente roto-trasladable, por ejemplo, en movimiento de traslacion por la base de soporte 102 y en rotacion por el cojinete de empuje 104.
Por otra parte, el grupo 1 comprende medios de elevacion y reposicionamiento adecuados para elevar la pieza Q de la placa de mesa y reposicionarla sobre ella. Por ejemplo, dichos medios de elevacion y reposicionamiento estan motorizados y comprenden un puente grua.
Preferentemente, el dispositivo de soporte 100 comprende al menos un sensor 120 aplicado a una parte de control 110' de la placa de mesa, siendo adecuado para la deteccion de la variacion de la posicion o disposicion de dicha parte de control 110' en relacion a una referencia.
Por ejemplo, dicho sensor 120 comprende un inclinometro 122 o dicho sensor es un sensor de posicion o desplazamiento, de tipo sin contacto (proximidad) o de contacto (como un sensor de tacto lineal de tipo LVDT).
Por ejemplo, el inclinometro es adecuado para la deteccion de la inclinacion de la parte de control 110' con relacion a la referencia, por ejemplo, al plano horizontal o al banco 103.
Preferentemente, el dispositivo de soporte comprende al menos dos sensores 120, preferentemente posicionados en posiciones diametralmente opuestas al eje de rotacion J de la placa de mesa 110.
De acuerdo con un modo de realizacion preferido, el dispositivo de soporte 100 comprende cuatro sensores 120, por ejemplo cuatro inclinometros, situados en posiciones diametralmente opuestas al eje de rotacion J de la placa de mesa.
Por ejemplo, dichos sensores estan posicionados en el interior del diametro imaginario definido por el cojinete de empuje 104.
Ademas, el grupo 1 comprende una unidad de procesamiento 200, por ejemplo que comprende una CPU de un ordenador, conectado operativamente a los sensores 120 para adquirir informacion de medicion, realizar el procesamiento de dicha informacion de medicion, obtener informacion de desplazamiento y transformar dicha informacion de desplazamiento a un operario.
Por ejemplo, el grupo 1 comprende ademas una unidad de visualizacion 300, tal como un monitor de ordenador, conectada operativamente a la unidad de procesamiento 200 para la visualizacion de dicha informacion de desplazamiento.
El metodo de posicionamiento de acuerdo con la presente invencion implica las siguientes etapas.
En una etapa preliminar, se define para la pieza Q informacion sobre el elemento, relativa a la geometria o la distribucion de las masas de la pieza Q que se va a trabajar; por ejemplo, dicha informacion del elemento consiste en las coordenadas de un baricentro B de la pieza Q, identificado por ejemplo mediante el procesamiento CAD de la pieza; la informacion del elemento, es decir, las coordenadas del baricentro B de la pieza Q, se adquiere por la unidad de procesamiento 200, por ejemplo manualmente mediante la intervencion
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de un operario.
En otra etapa preliminar, la unidad de procesamiento 200 adquiere la informacion objetivo, por ejemplo de forma manual o mediante la informatica, por medio de la intervencion de un operario dicha informacion objetivo es relativa al objetivo que se va a alcanzar por el correcto posicionamiento de la pieza en la mesa portapiezas.
Por ejemplo, dicha informacion objetivo es relativa a las tolerancias que deben alcanzarse para el mecanizado que se va a realizar. O bien, dicha informacion objetivo consiste en las coordenadas del baricentro C de la mesa portapiezas. O bien, dicha informacion objetivo consiste en las coordenadas de una zona de la placa portapiezas en cuyo baricentro debe estar la pieza Q.
En una etapa posterior, la pieza Q se eleva y se desplaza a la placa de la mesa 110, por ejemplo, utilizando un puente grua; mientras que la pieza Q baja, los trabajadores relativos, empujando o tirando de la pieza manualmente, tratan de hacerla descansar sobre la placa de la mesa de una manera optima, por ejemplo de modo que el baricentro B de la pieza este lo mas cerca posible del baricentro C de la placa de la mesa.
Despues del primer posicionamiento, la unidad de procesamiento 200 adquiere la informacion de medicion de los sensores 120.
La unidad de procesamiento 200, sobre la base de la informacion del elemento con relacion a la pieza Q, de la informacion objetivo, de la informacion de medicion procedente de los sensores 120, y de cualesquiera condiciones circundantes, calcula la informacion de desplazamiento correspondiente al cambio que va a realizar la pieza Q para converger la informacion del elemento con la informacion objetivo.
Por ejemplo, la unidad de procesamiento 200, sobre la base de las coordenadas del baricentro B de la pieza Q (informacion del elemento), de las coordenadas del centro de gravedad C de la placa de la mesa (informacion objetivo), de la informacion de medicion procedente de los sensores 120, y de la rigidez calculada o experimental del dispositivo de soporte (condiciones circundantes), calcula la informacion de desplazamiento correspondiente al cambio que va a realizar la pieza Q para converger el baricentro B de la pieza con el baricentro C de la placa de la mesa.
De forma innovadora, el sistema de posicionamiento de acuerdo con la presente invencion y el metodo del mismo hace que sea posible posicionar una pieza que se va a trabajar, incluso de grandes dimensiones, de una manera excelente y muy rapida.
Esta claro que un experto en la tecnica puede realizar modificaciones en el sistema y el metodo descritos anteriormente para satisfacer requisitos contingentes.
Por ejemplo, de acuerdo con una variacion de realizacion del metodo, la etapa adicional de definicion de nueva informacion sobre el elemento, por ejemplo en relacion con la nueva geometria o la nueva distribucion de las masas recurrentes en la pieza Q despues de un mecanizado, por ejemplo para la eliminacion de material.
Por ejemplo, dicha informacion nueva del elemento consiste en las nuevas coordenadas de un baricentro de la pieza, identificadas por ejemplo mediante el procesamiento CAD de la pieza trabajada, por ejemplo despues de perforar.
Despues de adquirir la nueva informacion del elemento, la unidad de procesamiento, sobre la base de la nueva informacion del elemento en relacion con la pieza Q, de la informacion objetivo, de la informacion de medicion procedente de los sensores 120, y de cualesquiera condiciones circundantes, calcula la informacion de desplazamiento correspondiente al desplazamiento que va a realizar la pieza Q para converger la nueva informacion del elemento con la informacion objetivo.
Tales variantes tambien estan contenidas dentro del alcance de proteccion tal como se define mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de posicionamiento de una pieza mecanica (Q) que se va a trabajar, que comprende:
    - un dispositivo de soporte (100) adecuado para soportar la pieza (Q), estando provisto dicho dispositivo de soporte de al menos un sensor (120) aplicado a una parte de control (110') de dicho dispositivo de soporte (100), en el que el sensor (120) es adecuado para medir informacion de medicion con respecto a la posicion o a la disposicion de la parte de control (110') en relacion a una referencia;
    - una unidad de procesamiento (200) conectada operativamente a dichos sensores (120), adecuada para adquirir la informacion de medicion, realizar el procesamiento de dicha informacion de medicion, obtener informacion de desplazamiento, que corresponde al desplazamiento que se va a realizar por la pieza (Q) para converger la informacion del elemento con la informacion objetivo;
    - una unidad de visualizacion (300) conectada operativamente a la unidad de procesamiento (200) para la visualizacion de dicha informacion de desplazamiento;
    - medios de elevacion y desplazamiento adecuados para elevar y desplazar dicha pieza (Q);
    estando el sistema de posicionamiento caracterizado por el hecho de que dicho sensor comprende un inclinometro.
  2. 2. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho sensor es un sensor de posicion o desplazamiento, de tipo de contacto o sin contacto.
  3. 3. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de soporte (100) comprende una placa de la mesa (110) que gira bajo comando alrededor de un eje de rotacion (J).
  4. 4. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que el sensor (120) se aplica a la placa de la mesa (110).
  5. 5. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se proporcionan al menos dos sensores.
  6. 6. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que la placa de la mesa es trasladable bajo comando a lo largo de un eje de traslacion (K).
  7. 7. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de elevacion y desplazamiento estan motorizados.
  8. 8. Un aparato que comprende:
    - una maquina herramienta (10);
    - un sistema de posicionamiento realizado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  9. 9. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que la maquina herramienta (10), tal como una maquina perforadora o fresadora horizontal, comprende una base (12) trasladable bajo comando a lo largo de un eje longitudinal (X), un montante (14) soportado por la base (12) y un grupo movil (16) soportado por el montante (14), que comprende un carro (18), que se desliza bajo comando a lo largo del montante (14).
  10. 10. Metodo de posicionamiento de una pieza (Q) que se va a trabajar, que comprende:
    - una etapa preliminar en la que informacion del elemento, en relacion con la geometria o la distribucion de las masas de la pieza, se define para la pieza (Q);
    - una etapa preliminar adicional en la que se define informacion objetivo con respecto al objetivo que debe alcanzarse mediante el posicionamiento correcto de la pieza sobre la mesa portapiezas;
    - una etapa de posicionamiento inicial de la pieza (Q) en el dispositivo portapiezas (100);
    - una etapa de adquisicion de informacion de medicion desde los sensores (120) del dispositivo portapiezas (100) con respecto a la posicion o a la disposicion de una parte de control (110') del dispositivo portapiezas (100) en relacion a una referencia;
    - una etapa de procesamiento de la informacion de medicion, de la informacion del elemento y de la informacion objetivo para obtener una informacion de desplazamiento, que se corresponde con el cambio que
    va a realizar la pieza (Q) para converger la informacion del elemento con la informacion objetivo;
    - una etapa de desplazamiento de la pieza (Q) de acuerdo con la informacion de desplazamiento;
    5 estando el metodo caracterizado por el hecho de que la informacion del elemento consiste en el baricentro (B) de la pieza (Q), y la informacion objetivo consiste en un baricentro (C) de la mesa portapiezas (110).
  11. 11. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que la etapa de posicionamiento inicial se lleva a cabo por medio de una grua puente.
    10
  12. 12. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, en el que la etapa de desplazamiento de la pieza de acuerdo con la informacion de desplazamiento se realiza por medio de una grua puente.
  13. 13. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que se preve la etapa adicional de 15 definir nueva informacion del elemento.
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