ES2636015T3 - Método para mover una herramienta de una máquina de CNC sobre una superficie - Google Patents

Método para mover una herramienta de una máquina de CNC sobre una superficie Download PDF

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Abstract

Método para mover una herramienta (240) de una máquina de CNC sobre una superficie (150) en el que la máquina de CNC está dotada de una unidad de sensor (220), que comprende las etapas de: (a) mover la herramienta (240) sobre la superficie (150) en una dirección predeterminada y/o a lo largo de una trayectoria predeterminada, (b) tratar la superficie (150) mediante la herramienta (240) según un valor predeterminado de un parámetro de tratamiento, (c) determinar, mediante la unidad de sensor (220), un valor de respuesta que indica una respuesta de la herramienta (240) al tratamiento de la superficie, (d) determinar una nueva dirección y/o una nueva trayectoria basándose en el valor de respuesta, estando el método caracterizado porque, la etapa (d) se basa en un modelo de la superficie que se deriva de una medición llevada a cabo mientras se mueve la herramienta sobre la superficie, y el modelo se basa en datos de trayectoria de la herramienta

Description

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DESCRIPCION
Metodo para mover una herramienta de una maquina de CNC sobre una superficie
La invencion se refiere a un metodo para mover una herramienta de una maquina de CNC sobre una superficie.
Mientras se mueve una herramienta sobre la superficie de una pieza mediante una maquina de CNC, la herramienta esta realizando, en general, alguna clase de tratamiento sobre la pieza. El resultado del tratamiento depende del tratamiento de la superficie en condiciones optimas, tales como tratar la superficie con angulos predeterminados y en direcciones preferidas asociadas con la estructura del material. Para obtener buenos resultados para el tratamiento, se define una trayectoria preferida para mover la herramienta durante el tratamiento basandose en un modelo de la forma de la superficie que se espera formar basandose en consideraciones teoricas.
Sin embargo, si la pieza se ha sometido previamente a etapas de tratamiento, puede haberse producido algo de desgaste que tiene como consecuencia que la forma real de la pieza que va a procesarse es algo diferente de su forma teorica. Por tanto, seguir la trayectoria preferida para el tratamiento adicional de la superficie conduce a trabajar la superficie en posiciones, direcciones y/o con angulos que difieren de los previstos para el tratamiento optimo. Particularmente cerca de extensiones con grandes curvaturas, tales como rebordes, las diferencias entre las condiciones de trabajo previstas y reales para la herramienta pueden ser considerables.
Para obtener una mejor adaptacion del tratamiento a la forma real de la superficie de la pieza, el sistema dado a conocer por el documento WO 2007/016919 ensena determinar trayectorias optimas para mover la herramienta, basandose en datos de geometna de la superficie en 3D deseada y de la herramienta. El sistema dado a conocer puede combinarse con un procedimiento de medicion mecanico o sin contacto (tal como medicion por laser) para obtener un procesamiento inteligente y autonomo de la superficie. Las formas en 3D de la superficie, las tolerancias asf como la rugosidad y la resistencia de la superficie se toman del programa de dibujo y se realizan mediante el sistema dado a conocer.
Ademas, el artfculo “Hammern bis zum Glanz”, werkzeug & formenbau, marzo de 2007, pagina 36, menciona un metodo de tratamiento con martillo de una superficie en el que, tras haber intercambiado una herramienta anterior por una herramienta de martillo y manteniendo la pieza en su montaje para el tratamiento adicional, el sistema de CAM puede aplicar una correccion a la trayectoria preferida de la herramienta, basandose en el programa de CAM existente.
Sin embargo, en ambos casos, la herramienta se mueve a lo largo de una trayectoria derivada de datos de geometna existentes o un programa de CAM existente, antes de tratar la superficie. La maquina de CNC segun la tecnica anterior no esta dotada de una posibilidad de cambiar la direccion de movimiento de la herramienta sobre la superficie para conservar condiciones de trabajo optimas, en particular, trabajar con angulos optimos y/o en direcciones optimas, si se detectan diferencias entre la forma teorica y real de la superficie durante el tratamiento. Por tanto, en el caso de diferencias entre la forma teorica y real, por ejemplo provocadas por desgaste de una pieza durante etapas de produccion anteriores, el procesamiento de la superficie se realiza, segun la tecnica anterior, a lo largo de una trayectoria predeterminada que esta optimizada basandose en condiciones predeterminadas, pero que no esta adaptada a la forma real forma de la superficie. En particular, el documento W02007/016919 no proporciona ninguna explicacion adicional de que se mide ni como se logra la medicion. Ademas, el documento W02007/016919 no especifica de que manera puede emplearse el procedimiento de medicion adicional para obtener mejores resultados de tratamiento.
El documento US4967365 da a conocer un metodo y un aparato para el control adaptativo de la trayectoria de movimiento de una herramienta de trabajo durante un procedimiento de trabajo para proporcionar superficies curvadas con una forma geometrica requerida. En el documento US4967365, la herramienta de maquina trata la superficie segun determinados parametros de tratamiento. El documento US4967365 tambien comprende una unidad de sensor que produce senales estocasticas de ultrasonidos que se generan mediante el contacto la herramienta de trabajo con la pieza de trabajo. Basandose en el valor de respuesta de la unidad de sensor, el sistema de control adaptativo en el documento US4967365 corrige trayectorias o movimientos de la herramienta de trabajo y/o los parametros de tratamiento que se han predeterminado para tratar la superficie.
En la tecnica anterior no se da a conocer una manera de cambiar la direccion de movimiento sobre la superficie para seguir una trayectoria diferente que esta mejor adaptada a la forma real de la superficie en reaccion a una respuesta de la herramienta determinada durante el tratamiento de la superficie.
Ademas, determinar la forma real de la superficie basandose en valores de medicion obtenidos mediante un dispositivo de rastreo adicional (tal como un laser) implica el peligro de introducir errores de medicion introducidos por una desviacion entre el punto en el que la herramienta trata la superficie, y el punto en el que se lleva a cabo la medicion.
Por tanto, existe una necesidad de un metodo de mover una herramienta de una maquina de CNC sobre una superficie que proporcione un resultado optimizado para procesar la superficie.
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El metodo segun la reivindicacion 1 resuelve este problema proporcionando un metodo segun la reivindicacion 1, una maquina de CNC segun la reivindicacion 10, un controlador de maquina de CNC segun la reivindicacion 12 y un producto de programa informatico segun la reivindicacion 13.
En particular, la invencion proporciona un metodo para mover una herramienta de una maquina de CNC sobre una superficie en el que la maquina de CNC esta dotada de una unidad de sensor, que comprende las etapas de:
(a) mover la herramienta sobre la superficie en una direccion predeterminada y/o con una velocidad predeterminada y/o a lo largo de una trayectoria predeterminada,
(b) tratar la superficie mediante la herramienta,
(c) determinar, mediante la unidad de sensor, un valor de respuesta que indica una respuesta de la herramienta al tratamiento de la superficie y/o a presionarse contra la superficie,
(d) determinar una nueva direccion y/o una nueva velocidad y/o una nueva trayectoria basandose en el valor de respuesta.
Cambiar la trayectoria basandose en la forma real de la superficie tal como se determina durante el procesamiento puede proporcionar una manera de mover la herramienta sobre la superficie en la que se orienta con respecto a la superficie de una manera que esta mejor adaptada para tratar la superficie en su forma real.
Ademas, determinar la forma real de la superficie basandose en valores de medicion mediante una respuesta de la propia herramienta en lugar de una respuesta de un dispositivo de rastreo o medicion adicional evita el peligro de errores de medicion sistematicos introducidos por una desviacion entre el punto en el que la herramienta trata la superficie, y el punto en el que se lleva a cabo la medicion. Por tanto, el metodo reivindicado proporciona la base para una medicion mas precisa de la superficie real.
La maquina de CNC puede ser un robot.
La etapa (b) puede llevarse a cabo segun un valor predeterminado de un parametro de tratamiento. El valor del parametro de tratamiento puede describir de que manera se ejecuta la etapa (b). De manera adicional o alternativa a la etapa (d), puede determinarse un nuevo valor para un parametro de tratamiento. Puede haber mas de un parametro de tratamiento.
Este metodo incluye la caractenstica de determinar una nueva direccion y/o una nueva trayectoria para mover la herramienta, basandose en la determinacion de una respuesta al tratamiento de la superficie con la herramienta. Por tanto, el tratamiento de la superficie puede adaptarse a las condiciones de trabajo reales que se encuentra la herramienta. En el caso del tratamiento de la superficie con un angulo no optimo o en una direccion desfavorable (lo que puede reflejarse por respuestas inesperadas al tratamiento de la superficie), el metodo segun la reivindicacion 1 ofrece la posibilidad de cambiar la direccion de movimiento sobre la superficie y/o cambiar la trayectoria de la herramienta para obtener condiciones de tratamiento que estan mejor adaptadas a la forma real de la superficie. En particular, la direccion de movimiento de la herramienta sobre la superficie puede cambiarse para mover la herramienta a lo largo de una trayectoria en la que la curvatura de la superficie real es menor que a lo largo de una trayectoria predeterminada. Por tanto, el metodo segun la reivindicacion 1 proporciona un resultado optimizado para el procesamiento de la superficie real de una pieza.
La etapa (a) y la etapa (b) pueden realizarse de manera simultanea. Alternativamente, la etapa (a) y la etapa (b) pueden realizarse a intervalos de tiempo diferentes. En particular, puede haber intervalos de tiempo en los que la herramienta se mueve sobre la superficie sin tratar la superficie, y otros intervalos de tiempo en los que se trata la superficie sin mover la herramienta sobre la superficie. Esos intervalos de tiempo pueden ser alternantes.
Las etapas (a) de mover la herramienta y (b) de tratar la superficie se adaptan con respecto a la superficie realizando la etapa de determinacion (d). Los nuevos valores determinados en la etapa (d) pueden ser los valores predeterminados en la etapa (a) y/o en la etapa (b).
La etapa (a) puede realizarse al mismo tiempo que la etapa (b), o la etapa (a) puede realizarse de manera alternante con la etapa (b). Las etapas (a) y (b) pueden realizarse varias veces, en particular, mas de una vez, antes de llevar a cabo las etapas (c) y (d).
El metodo puede llevarse a cabo varias veces seguidas. La nueva direccion y/o nueva velocidad y/o nueva trayectoria y/o nuevo valor para un parametro de tratamiento de la etapa (d), que se han determinado mientras se llevaba a cabo el metodo una primera vez, pueden usarse como valores predeterminados cuando se lleva a cabo el metodo una segunda vez, en el que la segunda vez es posterior a la primera vez. Entre la primera vez y la segunda vez, el metodo puede llevarse a cabo una o mas veces. Alternativamente, entre la segunda vez y la primera vez, las etapas (a) y/o (b) pueden llevarse a cabo varias veces.
De esta manera, las etapas (a) y/o (b) pueden adaptarse a la respuesta determinada de la superficie al tratamiento.
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La herramienta puede ser cualquiera de las clases de herramienta que se usan en relacion con maquinas de CNC. En particular, la herramienta puede ser un martillo, un taladro, una cortadora o una cepilladora. La operacion de tratamiento de la superficie puede corresponder a la herramienta empleada. En particular, el tratamiento de la superficie puede ser tratamiento con martillo, pulido, alisado, suavizado, corte o perforacion.
La nueva direccion, nueva velocidad y nueva trayectoria mencionadas en la etapa (d) pueden ser nuevas con respecto a la direccion predeterminada, velocidad predeterminada y trayectoria predeterminada a las que se hace referencia en la etapa (a). El nuevo valor para un parametro de tratamiento en la etapa (d) puede ser nuevo con respecto al parametro de tratamiento predeterminado al que se hace referencia en la etapa (b).
La etapa (d) puede basarse en reglas de tratamiento que especifican como determinar una nueva direccion y/o una nueva velocidad y/o una nueva trayectoria y/o un nuevo valor que especifican como tratar la superficie mediante la herramienta basandose en un valor de respuesta determinado en la etapa (c).
La etapa (d) puede basarse en un modelo de la superficie.
De manera alternativa o adicional, en la etapa (d), la direccion determinada y/o la velocidad determinada y/o la trayectoria determinada y/o el valor determinado del parametro de tratamiento pueden determinarse basandose en un modelo de la superficie.
El modelo de la superficie puede comprender coordenadas de ubicaciones sobre la superficie, en particular, coordenadas tridimensionales. Para al menos una parte de la superficie, el modelo puede comprender datos de direcciones, de velocidades y/o de valores de un parametro de tratamiento que estan asociados con ubicaciones en al menos la parte de la superficie. El modelo de la superficie puede comprender una formula matematica y/o parametros de una formula matematica que describen la totalidad o parte de la superficie. El modelo puede ser un modelo teorico y/o puede basarse en un modelo matematico. El modelo puede estar disponible antes de tratar la superficie.
El modelo puede comprender datos de trayectoria. Los datos de trayectoria pueden comprender coordenadas tridimensionales de las ubicaciones de una trayectoria de la herramienta. La trayectoria puede determinarse mediante consideraciones teoricas. El modelo puede comprender ademas datos que indican el orden de las ubicaciones a lo largo de la trayectoria. Puede almacenarse la totalidad o parte de la trayectoria de la herramienta.
Los datos de trayectoria pueden comprender velocidades en ubicaciones a lo largo de la trayectoria y/o valores de un parametro de tratamiento en ubicaciones a lo largo de la trayectoria.
El modelo puede usarse para determinar, en la etapa (d), una direccion y/o una velocidad y/o una trayectoria y/o un valor para un parametro de tratamiento que se aplica(n) tras haber llevado a cabo la secuencia de etapas (a) a (d) o de etapas (a) y (b) una o mas veces despues de la determinacion.
Aplicar la direccion determinada y/o la velocidad y/o la trayectoria y/o el valor para un parametro de tratamiento puede comprender usar la direccion y/o la velocidad y/o la trayectoria en la etapa (a) y/o usar el valor para el parametro de tratamiento en la etapa (b).
El modelo puede basarse en datos de trayectoria.
Los datos de trayectoria pueden comprender coordenadas tridimensionales de ubicaciones a lo largo de una trayectoria de la herramienta. Los datos de trayectoria pueden comprender ademas datos de velocidades y/o de direcciones y/o de valores de un parametro de tratamiento. Estos datos pueden corresponder a las coordenadas de ubicaciones a lo largo de una trayectoria.
Los datos de trayectoria pueden especificarse en un sistema de coordenadas en el que dos coordenadas, en particular, una coordenada x y una y, describen una ubicacion sobre una placa de soporte de la maquina de CNC, y una tercera coordenada, en particular, una coordenada z, describe la distancia de una ubicacion desde la placa de soporte de la maquina de CNC. En particular, el sistema de coordenadas puede ser ortogonal, de tal manera que una direccion x y una direccion y del sistema de coordenadas son perpendiculares entre sf y son ambas paralelas a una placa de soporte de la maquina de CNC, y un direccion z es perpendicular a la direccion x y a la direccion y.
Usar un modelo basado en datos de trayectoria evita el esfuerzo de proporcionar un modelo de la superficie antes de trabajar la misma. Ademas, usar un modelo de la superficie basado en datos de trayectoria tiene la ventaja de representar la superficie que va a tratarse de manera mas exacta.
La etapa (d) puede no basarse en un modelo teorico y/o matematico de la superficie. De manera alternativa o adicional, el modelo puede basarse en datos de trayectoria. Los datos de trayectoria pueden referirse a ubicaciones en al menos una parte de la superficie. En particular, el modelo puede basarse en datos de trayectoria correspondientes a ubicaciones dentro de una distancia predeterminada desde la posicion actual de la herramienta.
La maquina de CNC puede llevar a cabo la secuencia de etapas (a) a (d) varias veces de manera sucesiva. En la etapa (d), la determinacion de una nueva direccion y/o una nueva velocidad y/o una nueva trayectoria y/o un nuevo
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valor para un parametro de tratamiento puede basarse en uno o mas de los valores de respuesta que se han obtenido al llevar a cabo la secuencia de etapas (a) a (d).
En particular, la determinacion de una nueva direccion y/o una nueva velocidad y/o una nueva trayectoria y/o un nuevo valor para un parametro de tratamiento puede basarse en un valor de respuesta particular que se ha obtenido antes de llevar a cabo la secuencia de etapas (a) a (d) un numero dado de veces directamente antes de la determinacion.
Si la herramienta se ha movido hasta o mas alla de un borde predeterminado, la herramienta puede desplazarse una distancia predeterminada y la nueva direccion puede determinarse como la inversa de la direccion anterior.
El borde puede ser un lfmite superior o inferior para coordenadas de ubicaciones sobre la superficie. El borde puede representarse mediante una lmea, que puede describirse mediante una ecuacion matematica. El borde puede representarse mediante limitaciones de un espacio descrito por una ecuacion. El borde tambien puede representarse mediante un conjunto de ubicaciones en una lmea o superficie que limita la region en la que puede moverse la herramienta.
Si la herramienta ha llegado a un borde predeterminado, entonces la nueva trayectoria puede ser paralela a la trayectoria que ha seguido la herramienta hasta llegar al borde, pero desplazada una distancia predeterminada. La herramienta puede moverse a lo largo de la nueva trayectoria en la direccion opuesta a la direccion en la que se ha movido la herramienta hasta alcanzar el borde.
La direccion de desplazamiento de la herramienta puede ser transversal con respecto a la direccion en la que la herramienta ha alcanzado el borde, o puede ser perpendicular con respecto a esa direccion, o puede estar en la direccion del borde.
La herramienta puede moverse entre al menos dos bordes predeterminados. En este caso, la herramienta puede moverse a lo largo de trayectorias paralelas entre los bordes, en la que las trayectorias paralelas estan separadas mediante un desplazamiento aplicado a la herramienta cuando la herramienta ha alcanzado el borde.
La etapa (d) puede basarse en datos de trayectoria que se han determinado mientras se movfa la herramienta, mediante la maquina de CNC, a lo largo de una primera trayectoria que puede estar proxima a la trayectoria actual de la herramienta, en particular, paralela a la trayectoria actual. De esta manera, la maquina de CNC que mueve la herramienta hasta una region particular puede tener una posibilidad de considerar parametros que se habfan seleccionado en condiciones en una ubicacion que puede estar proxima a la region hacia la que se mueve la herramienta.
La etapa (c) puede comprender proporcionar, mediante la unidad de sensor, datos que indican una desviacion de la herramienta y/o que indican una fuerza experimentada por la herramienta cuando se trata la superficie, en particular, experimentada en respuesta a un impacto de la herramienta contra la superficie.
La unidad de sensor puede comprender un sensor de distancia y/o un sensor de deformacion y/o un sensor de desviacion y/o un sensor de fuerza. Puede haber uno o mas sensores empleados para llevar a cabo la invencion.
En particular, puede disponerse una pluralidad de al menos tres sensores para detectar un efecto en tres direcciones diferentes, en particular, en los que los sensores estan dispuestos en tres direcciones perpendiculares entre sf
La etapa (c) puede comprender proporcionar, mediante la unidad de sensor, datos que indican desviaciones en una unica direccion, y/o proporcionar datos que indican fuerzas en una unica direccion. La etapa (c) puede comprender proporcionar, mediante la unidad de sensor, datos que indican desviaciones en al menos tres direcciones diferentes, en particular, en direcciones perpendiculares entre sf, y/o proporcionar datos que indican fuerzas en al menos tres direcciones diferentes, en particular, direcciones perpendiculares entre sf La fuerza experimentada por la herramienta puede provocarse, al menos en parte, presionando la herramienta contra la superficie.
La fuerza experimentada por la herramienta puede ser una fuerza contrarrestante frente a una fuerza aplicada por la herramienta a la superficie. En particular, la fuerza experimentada por la herramienta puede ser una respuesta a un impacto de la herramienta contra la superficie.
Las desviaciones de la herramienta pueden determinarse con respecto a un sistema de coordenadas fijado a un componente de la maquina de CNC.
La etapa (c) puede comprender proporcionar, mediante la unidad de sensor, datos para determinar un valor de elasticidad de la superficie.
El valor de elasticidad puede ser el modulo de elasticidad (modulo de Young). El valor de elasticidad puede ser la constante de Hooke, o puede representar un modulo de compresibilidad o un modulo de cizalladura, tal como se encuentra, en particular, en la ley de Hooke para medios isotropicos.
Un parametro de tratamiento puede ser uno de una fuerza, una frecuencia o un retardo temporal del tratamiento que
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va a realizarse mediante la herramienta, o una distancia entre la herramienta y la superficie.
La fuerza puede indicar la fuerza con la cual la herramienta presiona contra la superficie, o la componente normal de la fuerza con la cual la herramienta presiona contra la superficie. La fuerza puede ser la fuerza ejercida sobre la herramienta para permitirla tratar la superficie. La fuerza puede provocarse mediante un accionador que influye sobre la herramienta. De manera alternativa o adicional, la fuerza puede provocarse intentando mover la herramienta en una direccion hacia la superficie cuando la herramienta ya esta en contacto con la superficie. La frecuencia puede ser una medida de cuantas veces entra en contacto la herramienta con la superficie en un intervalo de tiempo dado. El retardo temporal puede ser el intervalo de tiempo entre el momento en el que la herramienta comienza a moverse hacia la superficie y el momento en el que entra en contacto con la superficie. El retardo temporal tambien puede ser el intervalo de tiempo entre el contacto de las superficies dos veces seguidas por la herramienta. Puede haber mas de un parametro de tratamiento.
La herramienta puede portarse por un portaherramientas. El portaherramientas puede ser parte de la maquina de CNC. Puede ser posible insertar la herramienta en el portaherramientas. La herramienta puede comprender un componente de guiado que permite unir la herramienta al portaherramientas. El componente de guiado puede moverse junto con la herramienta cuando la herramienta trata la superficie. El componente de guiado puede estar fijado al portaherramientas o a otra parte de la maquina de CNC.
La etapa (a) puede comprender que, mientras se mueve la herramienta, la herramienta puede estar en contacto con la superficie.
Tratar la superficie puede comprender ejercer de manera continua una fuerza sobre la herramienta para presionar la herramienta contra la superficie. La fuerza puede ejercerse sobre la herramienta mediante un accionador. La fuerza ejercida sobre la herramienta puede provocarse mediante un accionador, y/o variando el vector de velocidad de la herramienta, es decir variando la velocidad y/o la direccion de movimiento de la herramienta sobre la superficie. La direccion de movimiento de la herramienta sobre la superficie puede variarse cambiando a una nueva trayectoria para mover la herramienta.
En particular, la herramienta puede estar en contacto continuo con la superficie.
La etapa (a) puede comprender que, mientras se mueve la herramienta, la herramienta puede no estar en contacto continuo con la superficie, en particular, la herramienta puede estar a una distancia fija desde la superficie.
En particular, la herramienta puede moverse sobre la superficie unicamente sin contacto con la superficie.
La herramienta puede estar rodeada por un cilindro. El cilindro puede tener contacto con la superficie.
El cilindro puede tener contacto continuo con la superficie. El cilindro puede garantizar que la herramienta y/o el accionador de la herramienta tienen una distancia fija con respecto a la superficie. El cilindro puede actuar como proteccion de la herramienta. El cilindro puede actuar como soporte para un accionador usado para tratar la superficie mediante la herramienta, y/o como soporte para la unidad de sensor.
La etapa (c) puede comprender proporcionar, mediante la unidad de sensor, datos que indican una distancia entre la herramienta y la superficie, en particular, el intervalo de tiempo entre un momento en el que comienza a acelerarse la herramienta hacia la superficie y un momento en el que la herramienta entra en contacto con la superficie. Datos que indican la distancia entre la herramienta y la superficie pueden determinarse incluso en momentos en los que la herramienta puede tener contacto con la superficie, y/o en el caso en el que la herramienta puede estar rodeada por el cilindro anteriormente mencionado.
La fuerza para tratar la superficie mediante la herramienta puede ejercerse sobre la herramienta mediante un accionador. El accionador puede ser uno de un dispositivo mecanico oscilante, un oscilador de ultrasonidos, un dispositivo accionado por un campo oscilante, un dispositivo que comprende un accionador magnetico, o cualquier otro sistema que puede transferir una vibracion o un impacto sobre la superficie. El accionador puede estar comprendido en la maquina de CNC. El accionador puede controlarse mediante una serial sinusoidal.
La etapa (d) puede comprender mantener la fuerza que puede aplicarse a la superficie mediante la herramienta constante y/o dentro de un intervalo de tolerancia predeterminado.
La fuerza aplicada a la superficie mediante la herramienta tambien puede comprender una componente que puede provocarse mediante el movimiento de la herramienta sobre la superficie en una direccion que tiene una componente en la direccion en la que se acciona la herramienta mediante el accionador.
Para mantener la fuerza aplicada a la superficie constante o dentro de un intervalo de tolerancia predeterminado, la fuerza ejercida sobre la herramienta mediante el accionador y una componente de fuerza provocada presionando la herramienta contra la superficie mediante su movimiento en una direccion que puede no ser perpendicular a la fuerza ejercida por la herramienta en respuesta a accionarse mediante un accionador puede adaptarse de tal manera que su suma permanece constante y/o dentro del intervalo de tolerancia predeterminado.
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La fuerza que puede aplicarse a la superficie mediante la herramienta puede comprender una componente que puede ejercerse sobre la herramienta mediante un accionador. La fuerza aplicada a la superficie mediante la herramienta tambien puede comprender una componente que puede provocarse presionando la herramienta contra la superficie mediante la maquina de CNC.
La fuerza que puede mantenerse constante y/o en un intervalo de tolerancia predeterminado puede tener una direccion perpendicular a un plano tangencial de la superficie en un punto en el que la herramienta entra en contacto con la superficie.
El tratamiento de la superficie puede comprender tratar con martillo la superficie.
En este caso, la herramienta puede ser un martillo. El martillo puede usarse para realizar la microforja de la superficie. El martillo puede portarse por un portaherramientas. El portaherramientas puede ser parte de la maquina de CNC. Puede ser posible insertar el martillo en el portaherramientas. El martillo puede comprender un componente de guiado que permite unir el martillo al portaherramientas. El componente de guiado puede soportar el movimiento del martillo en el portaherramientas. El componente de guiado puede moverse junto con la herramienta de martillo cuando el martillo trata la superficie. La herramienta de guiado puede estar fijada al portaherramientas o a otra parte de la maquina de CNC.
Los parametros de tratamiento para una herramienta de martillo pueden ser una fuerza, una frecuencia y/o un retardo temporal. El parametro de fuerza puede indicar la fuerza con la cual el martillo golpea la superficie, o la componente normal de la fuerza con la cual el martillo golpea la superficie. El parametro de fuerza tambien puede ser la fuerza experimentada por el martillo en respuesta a golpear la superficie. El parametro de frecuencia puede ser una medida de cuantas veces golpea el martillo la superficie en un intervalo de tiempo dado. El parametro de retardo temporal puede ser el intervalo de tiempo entre el momento en el que el martillo comienza a moverse hacia la superficie y el momento en el que entra en contacto con la superficie. El parametro de retardo temporal tambien puede ser el intervalo de tiempo entre el contacto de la superficies dos veces seguidas por el martillo.
La unidad de sensor puede proporcionar un momento en el que el martillo comienza a moverse hacia la superficie, y un momento en el que el martillo entra en contacto con la superficie.
Puede ejercerse una fuerza por el martillo a la superficie con un golpe del martillo. La fuerza con la que se acciona el martillo mediante el accionador para realizar un golpe puede ser un parametro de tratamiento. Los parametros de tratamiento pueden determinarse de tal manera que, en el golpe de un martillo, la magnitud de la componente de la fuerza ejercida sobre la superficie por el martillo en la direccion del martillo de golpeo permanece dentro de un intervalo de tolerancia, en particular, permanece constante, para una pluralidad de golpes de martillo, en particular, de golpes de martillo sucesivos.
Alternativamente, los parametros de tratamiento pueden determinarse de tal manera que, en el golpe de un martillo, la magnitud de la componente de fuerza perpendicular a la superficie en puntos en los que los golpes de martillo permanece dentro de un intervalo de tolerancia, en particular, permanece constante para una pluralidad de golpes de martillo, en particular, de golpes de martillo sucesivos.
El intervalo de tiempo en el que la magnitud de la componente de fuerza en la direccion del martillo que golpea o de la componente de fuerza perpendicular a la superficie en puntos en los que golpea el martillo permanece dentro de un intervalo de tolerancia puede ser mayor que el intervalo de tiempo entre dos golpes de martillo sucesivos, en particular, 10000 veces, 1000000 veces o 1000000000 veces mayor.
Puede ejercerse una fuerza por el martillo a la superficie mientras el martillo no realiza un golpe. La fuerza con la que se acciona el martillo entre dos golpes de martillo mediante el accionador puede ser un parametro de tratamiento. Los parametros de tratamiento pueden determinarse de tal manera que, entre dos golpes de martillo sucesivos, la magnitud de la componente de la fuerza ejercida sobre la superficie por el martillo en la direccion del martillo que golpea permanece dentro de un intervalo de tolerancia, en particular, permanece constante.
Alternativamente, los parametros de tratamiento pueden determinarse de tal manera que, entre dos golpes de martillo sucesivos, la magnitud de la componente de la fuerza ejercida sobre la superficie por el martillo en la direccion perpendicular a la superficie en la ubicacion en la que el martillo esta en contacto con la superficie permanece dentro de un intervalo de tolerancia, en particular, permanece constante.
La determinacion de parametros de tratamiento apropiados puede lograrse seleccionando la direccion y velocidad de movimiento del martillo sobre la superficie asf como seleccionando la fuerza con la cual el martillo golpea de tal manera que la suma de todas las fuerzas aplicadas a la superficie en un momento en el que el martillo golpea permanece dentro de un intervalo de tolerancia, en particular, permanece a un valor constante.
La adaptacion de la fuerza con la cual el martillo golpea contra la superficie puede basarse en informacion obtenida en un golpe de martillo anterior, en particular, en el golpe de martillo directamente anterior.
La etapa (b) puede comprender hacer pivotar la herramienta mediante la maquina de CNC.
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En este caso, el parametro de tratamiento puede ser un angulo, en particular, un angulo mediante el cual puede hacerse pivotar la herramienta.
La invencion proporciona ademas una maquina de CNC, que esta configurada para mover una herramienta de una maquina de CNC sobre una superficie, que comprende:
una unidad de movimiento configurada para mover la herramienta en una direccion predeterminada y/o con una velocidad predeterminada y/o a lo largo de una trayectoria predeterminada,
una unidad de tratamiento configurada para tratar la superficie mediante la herramienta segun un valor predeterminado de un parametro de tratamiento,
una unidad de sensor configurada para determinar un valor de respuesta que indica una respuesta de la herramienta al tratamiento de la superficie y/o para presionarse contra la superficie,
una unidad de decision configurada para determinar una nueva direccion y/o una nueva velocidad y/o una nueva trayectoria y/o un nuevo valor para el parametro de tratamiento basandose en el valor de respuesta.
La maquina de CNC puede ser un robot.
Ademas, la invencion proporciona un controlador de maquina de CNC, configurado para llevar a cabo los metodos anteriormente mencionados.
El controlador de maquina de CNC puede ser el controlador de un robot.
La invencion tambien proporciona un producto de programa informatico, que comprende uno o mas medios legibles por una maquina de cNc, que portan instrucciones en los mismos para realizar las etapas de los metodos anteriormente mencionados cuando se ejecutan por la maquina de CNC.
Los medios pueden ser legibles por un robot, que portan instrucciones en los mismos para realizar las etapas de los metodos anteriormente mencionados cuando se ejecutan por el robot.
A continuacion se describiran aspectos adicionales de la invencion con referencia a las figuras adjuntas.
La figura 1 ilustra una realizacion a modo de ejemplo de una maquina de CNC segun la invencion de una manera esquematica.
La figura 2 ilustra de manera esquematica una realizacion a modo de ejemplo de una unidad de mecanizado segun la invencion.
La figura 3 ilustra una disposicion de sensores a modo de ejemplo en una unidad de sensor segun la invencion de una manera esquematica.
La figura 4 ilustra de manera esquematica, a modo de ejemplo, la variacion de la fuerza ejercida sobre la superficie mediante la herramienta con direccion variable del movimiento de la herramienta.
La figura 5 ilustra de manera esquematica un ejemplo en el que la fuerza contrarrestante experimentada por una herramienta de martillo no se dirige en la direccion de un golpe de tratamiento con martillo.
La figura 6 ilustra de manera esquematica, a modo de ejemplo, un metodo de controlar el impacto de un martillo sobre una superficie midiendo el intervalo de tiempo segun la invencion.
La figura 7 ilustra una realizacion a modo de ejemplo de la invencion en la que la distancia entre un accionador con una herramienta y la superficie que va a tratarse se mantiene a un mmimo mediante un cilindro insertado entre las mismas.
A continuacion se describen realizaciones a modo de ejemplo de la invencion. En particular, se describe que la herramienta que se mueve mediante una maquina de CNC es un martillo en algunas realizaciones. Sin embargo, la invencion no se limita a aplicarse a que la herramienta sea un martillo, ni tampoco se limita la invencion a los ejemplos descritos.
La figura 1 ilustra una realizacion de una maquina de CNC segun la invencion. El cuerpo 110 de la maquina de CNC comprende una plataforma 115 en la que se monta una pieza 140 que va a tratarse. La maquina de CNC se usa para trabajar la superficie 150 de la pieza 140.
La maquina de CNC tambien comprende una unidad de mecanizado 120. La unidad de mecanizado comprende una unidad de sensor de la maquina de CNC. La unidad de mecanizado tambien comprende una unidad de accionador que porta la herramienta 130 que entra realmente en contacto con la superficie 115 de la pieza 140 y realiza trabajo de la superficie 115. La unidad de accionador puede incluir un portaherramientas para portar la herramienta 130.
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La maquina de CNC mueve la unidad de mecanizado junto con la herramienta sobre la superficie de la pieza, mientras que la herramienta trata la superficie. En una realizacion particular, la herramienta es un martillo, y la maquina de CNC mueve el martillo arriba y abajo para realizar el tratamiento con martillo sobre la superficie.
Para permitir que la maquina de CNC realice su tarea, la maquina de CNC ejecuta un programa de control de CNC 160. El programa de control permite que la maquina de CNC mueva la unidad de mecanizado que porta la herramienta sobre la superficie. El programa de control de CNC puede usar una descripcion matematica de la superficie para determinar la manera de mover la herramienta. La descripcion matematica de la superficie puede haberse determinado basandose en la forma prevista de la pieza que va a tratarse y puede haberse cargado en una memoria de la maquina de CNC antes de realizar realmente el trabajo de la pieza. La maquina de CNC tambien puede usar un modelo de la superficie para determinar la manera de mover la herramienta, en la que el modelo puede construirse por la maquina de CNC basandose en datos obtenidos por la maquina de CNC mientras se mueve la herramienta sobre la superficie.
En una realizacion de la invencion, la maquina de CNC tambien comprende un control de unidad de sensor 170. El control de unidad de sensor recibe datos de sensores comprendidos en una unidad de sensor, que es parte de la unidad de mecanizado 120. La unidad de sensor puede comprender sensores para medir fuerzas asf como para medir desviaciones. La unidad de sensor tambien puede comprender sensores para medir distancias. De esta manera, la unidad de sensor puede proporcionar, usando sus sensores, informacion sobre la posicion y orientacion de la herramienta 130, por ejemplo, un martillo, con respecto a la superficie de la pieza. Ademas, la unidad de sensor tambien puede proporcionar informacion sobre las fuerzas que actuan sobre la herramienta 130. Si la herramienta es un martillo, los sensores en la unidad de sensor pueden proporcionar valores de medicion que comprenden informacion sobre la fuerza de empuje hacia abajo del martillo sobre la superficie, asf como sobre la fuerza de reaccion experimentada por el martillo en respuesta al golpeo contra la superficie.
El control de unidad de sensor 170 de la maquina de CNC recibe datos basados en las mediciones de los sensores en la unidad de sensor. El control de unidad de sensor 170 tambien puede recibir informacion sobre el momento en el que un sensor ha adquirido datos. De esta manera, el control de unidad de sensor 170 puede derivar informacion sobre la fuerza ejercida por la maquina de CNC en la pieza 140 (es decir la “fuerza de mecanizado”) en una ubicacion dada. En particular, la unidad de sensor en la unidad de mecanizado 120 puede comprender sensores para medir fuerzas ejercidas en direcciones diferentes, en particular, en al menos tres direcciones diferentes. La unidad de sensor en la unidad de mecanizado 120 tambien puede comprender sensores para medir desviaciones en direcciones diferentes, en particular, en al menos tres direcciones diferentes. Basandose en la informacion proporcionada mediante la unidad de sensor, puede permitirse a la unidad de control de sensor 170 reconstruir la orientacion de la superficie, es decir derivar un vector tridimensional normal a la superficie, en un punto en el que la herramienta 130 entra en contacto con la superficie.
La herramienta 130 unida a la unidad de mecanizado 120 puede moverse mediante un accionador que es parte de la unidad de mecanizado. En particular, el accionador puede ejercer una fuerza sobre la herramienta para presionarla hacia abajo sobre la superficie. El accionador puede controlarse mediante el control de accionador 180 comprendido en la maquina de CNC. El control de accionador 180 puede emplearse por la maquina de CNC para controlar la fuerza que se ejerce sobre un punto dado de la superficie por medio de la herramienta 130 portada por un portaherramientas en la unidad de mecanizado. En el caso en el que la herramienta 130 es un martillo, el control de accionador puede determinar la velocidad y/o la fuerza con la que el martillo golpea sobre la superficie 150.
Dado que la maquina de CNC comprende el control de CNC 160 asf como el control de unidad de sensor 170 y el control de accionador 180, la maquina de CNC puede controlar la direccion y velocidad del movimiento de la herramienta 130 basandose en informacion proporcionada por la unidad de control de sensor 170, en particular, informacion referente a la orientacion y/o la fuerza mediante la cual se trata la superficie. Basandose en esta informacion, la maquina de CNC puede adaptar el efecto de la herramienta 130 controlando la herramienta 130 por medio del control de accionador 180.
El sistema que comprende la maquina de CNC, la unidad de mecanizado 120 y la herramienta 130 puede calibrarse de tal manera que hay una relacion conocida entre los valores proporcionados por la unidad de sensor, la posicion de la herramienta 130 y las fuerzas aplicadas a la herramienta 130.
La figura 2 ilustra una realizacion de una unidad de mecanizado 120 que comprende un martillo usado en lugar de la herramienta 130 en la figura 1. Al cuerpo 110 de la maquina de CNC esta unida su unidad de mecanizado 120, que comprende una unidad de sensor 220 y una unidad de accionador 230. En el documento WO 88/05524 se describe una unidad de sensor 220 a modo de ejemplo.
La unidad de accionador 230 puede ser una de un dispositivo mecanico oscilante, un oscilador de ultrasonidos, un dispositivo accionado por un campo oscilante, un dispositivo que comprende un accionador magnetico, o cualquier otro sistema que puede transferir una vibracion o un impacto sobre la superficie.
Un martillo 240 esta unido a la unidad de accionador 230. La unidad de accionador 230 puede comprender un portaherramientas para portar el martillo. Ademas, el martillo puede comprender un componente de guiado que
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permite insertarlo en el portaherramientas o la unidad de accionador. Por debajo del martillo esta la superficie 150 de la pieza 140 que va a tratarse.
Durante el funcionamiento de la maquina de CNC, el martillo puede moverse con contacto continuo con la superficie, tal como se ilustra mediante la figura 2a, o el martillo 240 puede levantarse por encima de la superficie y puede golpear hacia abajo contra la superficie ocasionalmente, estando por tanto en contacto con la superficie tan solo parte del tiempo mientras el martillo 240 trata la superficie, tal como se ilustra mediante la figura 2b.
La unidad de sensor a modo de ejemplo de esta realizacion comprende al menos un sensor de desviacion 250. El al menos un sensor de desviacion 250 esta configurado para medir desviaciones del martillo 240 con respecto al cuerpo 110 de la maquina de CNC. Las desviaciones pueden medirse entre la punta del martillo 240 y el reborde superior de la unidad de mecanizado 120 en la que esta conectado de manera ngida al cuerpo 110 de la maquina de CNC, o con respecto a otro punto del cuerpo 110 de la maquina de CNC o de la parte de la unidad de sensor 220 que esta conectada de manera ngida al cuerpo 110. El al menos un sensor de desviacion 250, tras detectar una desviacion, emite una senal correspondiente que se envfa, preferiblemente en una forma procesada, a la unidad de control de sensor 170. El al menos un sensor de desviacion 250 puede ser un sensor de distancia y/o deformacion. El sensor de desviacion puede basarse en resortes, en particular, en resortes de laminas y/o en amortiguadores.
La unidad de sensor a modo de ejemplo de esta realizacion tambien comprende al menos un sensor de fuerza 260. El sensor de fuerza 260 esta configurado para ser sensible a fuerzas entre la parte de la unidad de sensor 220 que esta conectada al accionador 230, y la parte de la unidad de sensor 220 que esta conectada al cuerpo 110 de la maquina de CNC. El sensor de fuerza 260, tras detectar una fuerza, emite una senal correspondiente que se envfa, preferiblemente en una forma procesada, a la unidad de control de sensor 170. El al menos un sensor de fuerza puede basarse en determinar deformaciones y/o el cambio de distancias, en particular usando resortes y amortiguadores.
La figura 3 ilustra un ejemplo de una realizacion con una disposicion de sensores que pueden detectar la magnitud de desviaciones de un objeto de ensayo 310 asf como fuerzas ejercidas sobre el objeto de ensayo. Una disposicion de sensores de este tipo puede estar comprendida en la unidad de sensor 220. El objeto de ensayo 310 puede ser un componente del accionador 230 o de la herramienta 130.
En la disposicion a modo de ejemplo de la figura 3, tres sensores de desviacion 320, 340 y 360 estan unidos al objeto de ensayo 310. Los sensores estan dispuestos de tal manera que una desviacion del objeto de ensayo y/o de parte del objeto de ensayo puede detectarse en tres direcciones que son perpendiculares entre sf, es decir en tres direcciones cartesianas. Si el objeto de ensayo se desvfa en cualquier direccion, por ejemplo, se dobla o se desplaza, entonces las componentes de la desviacion proyectada sobre cada una de las tres direcciones correspondientes a la orientacion de los sensores de desviacion se detectan mediante el sensor respectivo.
En la realizacion de la figura 3, tres sensores de fuerza 330, 350 y 370 tambien estan unidos al objeto de ensayo 310. Los sensores de fuerza estan dispuestos de tal manera que puede detectarse el vector de cualquier fuerza aplicada al objeto de ensayo 310. En particular, los sensores de fuerza pueden disponerse en tres direcciones que son perpendiculares entre sf, es decir en tres direcciones cartesianas.
En otra realizacion, se emplean tres sensores de distancia para detectar desviaciones del objeto de ensayo con respecto a su posicion teorica. Los sensores de distancia pueden disponerse de tal manera que puede detectarse la distancia entre el objeto de ensayo y cada uno de los sensores, en los que cada uno de los tres sensores detecta la distancia entre el objeto de ensayo y el sensor a lo largo de una direccion diferente y las tres direcciones a lo largo de las cuales se mide la distancia son linealmente independientes. En particular, los tres sensores pueden colocare sobre una base de soporte en posiciones que estan mutuamente desviadas 120 grados unas con respecto a otras. Una disposicion de sensores de este tipo y su uso se ilustran en mas detalla en el documento WO 2004/033147.
Si se aplica una fuerza al objeto de ensayo en cualquier direccion, entonces las componentes de la fuerza aplicada proyectadas sobre cada una de las tres direcciones de los sensores de fuerza se detectan mediante el sensor de fuerza respectivo.
Los sensores de fuerza asf como los sensores de desviacion pueden comprender sensores de distancia y/o de deformacion. Los sensores de fuerza asf como los de desviacion pueden basarse en determinar el comportamiento de resortes y/o amortiguadores.
El sistema que comprende el control de unidad de sensor 170, la unidad de mecanizado 120 y la herramienta 130 puede calibrarse de tal manera que se conoce la relacion entre los efectos detectados por los sensores en la unidad de sensor 220 y la posicion de la herramienta 1130 asf como la fuerza experimentada por la herramienta.
En la realizacion descrita a continuacion con respecto a la figura 4, la herramienta 130 se mueve en contacto continuo con la superficie 150. En esta realizacion, la herramienta se mueve sobre la superficie mientras se ejerce sobre la superficie una fuerza de base constante Do 420 normal a la superficie 150.
La fuerza de base Do 420 puede provocarse presionando la herramienta sobre la superficie por medio del accionador
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(por ejemplo, si la herramienta es un martillo, haciendo que el accionador haga golpear el martillo hacia abajo) y/o moviendo la unidad de mecanizado 120 mas cerca de la superficie. Al mover la unidad de mecanizado 120, que incluye la unidad de sensor 220, mas cerca de la superficie, la fuerza ejercida por la herramienta 130 contra la superficie 150 puede aumentar debido a fuerzas elasticas ejercidas por resortes en la unidad de mecanizado 120, en particular, en la unidad de sensor 220. Los resortes pueden ser galgas extensiometricas, comprendidas en al menos una parte de los sensores.
La herramienta 130 puede moverse con un vector de velocidad de movimiento Va 410, que se ilustra en la figura 4a. Como resultado de la direccion de movimiento de la herramienta con la velocidad Va 410, que no esta dirigida en una direccion tangencial a la superficie 150 en el punto en el que la herramienta entra en contacto con la superficie, el vector de fuerza de base Do 420 puede ejercerse mediante la herramienta sobre la superficie en una direccion perpendicular a la superficie, es decir perpendicular al plano tangencial de la superficie en el punto en el que la herramienta entra en contacto con la superficie.
Si la herramienta se mueve hacia delante mientras la superficie esta inclinada, se alcanzara la situacion ilustrada mediante la figura 4b. En este caso, el vector de velocidad de movimiento Va 410 tiene un angulo con respecto a la direccion tangencial a la superficie que es diferente del de la figura 4a. Por tanto, el vector de velocidad de movimiento Va 410 tiene una componente diferente en la direccion perpendicular a la superficie en el punto en el que la herramienta entra en contacto con la superficie. Esta componente diferente puede tener el efecto de que la herramienta 430 se presiona contra la superficie con una componente de fuerza adicional De 440 normal a la superficie, es decir puede anadirse una fuerza de error de desviacion De 440 a la fuerza de base Do 420 moviendo la herramienta sobre la superficie en una direccion particular.
Por tanto, para mantener la fuerza de base al nivel deseado, puede tener que cambiarse el vector de velocidad de movimiento Va 410 mediante un vector de correccion Vc 450 para dar como resultado un nuevo vector de velocidad de movimiento Vb 460, que puede determinarse de tal manera que la fuerza de error de desviacion De desaparece. Aplicando de manera repetida un vector de correccion apropiado Vc al vector de velocidad de movimiento respectivo Va, la herramienta puede moverse sobre una superficie con una variedad de zonas de inclinacion y en declive, mientras que la fuerza ejercida por la herramienta perpendicular a la superficie permanece a la magnitud deseada Do de la fuerza de base.
En una realizacion de la invencion, puede almacenarse un modelo que describe la superficie que va a tratarse en la maquina de CNC. El modelo puede ser un modelo teorico basado en consideraciones matematicas. Basandose en el modelo, puede predeterminarse una trayectoria para mover una herramienta sobre la superficie antes de trabajar realmente sobre la superficie. De manera alternativa o adicional, el modelo puede basarse en datos obtenidos a partir de la unidad de sensor mientras se mueve la herramienta sobre la superficie.
En realizaciones particulares, la herramienta puede ser un martillo. El movimiento del martillo puede basarse en una trayectoria predeterminada. La unidad de sensor 120 puede tener la capacidad de detectar la fuerza contrarrestante experimentada por el martillo en la direccion de los golpes de martillo. Se envfan senales correspondientes desde la unidad de sensor 120 hasta el control de unidad de sensor 170. A partir de esta informacion, la maquina de CNC puede determinar la magnitud de la fuerza ejercida en la direccion de los golpes de martillo. En particular, la maquina de CNC puede determinar si la fuerza ejercida en la direccion de los golpes de martillo entre los golpes de martillo es, dentro de un lfmite de tolerancia, tan alta como una fuerza de base deseada. Para cambiar la fuerza en la direccion de los golpes de martillo, la maquina de CNC puede cambiar la cantidad de la velocidad y/o la direccion de movimiento del martillo de tal manera que se alcanza la magnitud deseada de la fuerza de base dentro de un intervalo de tolerancia dado. Esto puede lograrse adaptando la cantidad y/o direccion de la velocidad de accionamiento para deshacerse de una fuerza de error de desviacion tal como se describio anteriormente. Haciendo esto, la maquina de CNC puede desviarse de la trayectoria predeterminada para garantizar que se ejerce una fuerza de base dentro de un intervalo de tolerancia, en particular, una fuerza de base constante mediante el martillo sobre la superficie entre dos golpes de martillo. De la misma manera, puede garantizarse que la fuerza con la que el martillo golpea contra la superficie permanece a un nivel de fuerza deseado para todos los golpes de martillo durante el tratamiento de la superficie.
Si la direccion de movimiento del martillo sobre la superficie no es perpendicular a la direccion de los golpes de martillo, entonces la fuerza ejercida para mover el martillo sobre la superficie tiene una componente en la direccion de los golpes de martillo. Por consiguiente, la fuerza de los golpes de martillo puede adaptarse de tal manera que la magnitud de una suma de fuerzas que es la suma de la fuerza con la que se acciona el martillo y la componente de fuerza, dirigida en la direccion del golpe de martillo, que se provoca moviendo el martillo sobre la superficie, puede mantenerse dentro de un lfmite de tolerancia predefinido al trabajar la pieza.
Para lograr esto, la fuerza con la que se acciona el martillo, en particular, mediante un accionador, y/o la velocidad de movimiento y/o la direccion de movimiento del martillo sobre la superficie puede determinarse de tal manera que la magnitud de la suma de fuerzas se mantiene dentro de un intervalo de tolerancia predefinido.
Alternativamente, la fuerza con la que se acciona el martillo, en particular, mediante un accionador, y/o la velocidad de movimiento y/o la direccion de movimiento del martillo sobre la superficie puede determinarse de tal manera que
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la magnitud de la suma de fuerzas se mantiene dentro de un intervalo de tolerancia predefinido. Alternativamente, la componente de la suma de fuerzas que es perpendicular a la superficie en el punto en el que el martillo esta en contacto con la superficie puede mantenerse dentro de un intervalo de tolerancia predefinido.
De esta manera, puede garantizarse que, en el momento en el que el martillo golpea contra la superficie, la fuerza ejercida sobre la superficie en la direccion del golpe de martillo se mantiene dentro de un intervalo de tolerancia dado, o la componente de fuerza ejercida sobre la superficie en una direccion perpendicular a la superficie en el punto en el que impacta el golpe se mantiene dentro de un intervalo de tolerancia dado.
El documento WO 2007/060284 da a conocer un dispositivo de conformacion con una herramienta que esta dispuesta para dirigir un efecto de impacto de tratamiento con martillo de frecuencia esencialmente de ultrasonidos a la superficie de una pieza de trabajo. En “Michael SchneeweiB: “Entwicklung zur ultraschallunterstotzten Bearbeitung - Zwei neue Projekte am lfP”” se comentan herramientas de accionamiento mediante sonidos ultrasonicos. Ademas, el documento DE 102 43 415 A 1 da a conocer un metodo para generar esfuerzo de compresion interno en la superficie de una pieza, en el que se usa un dispositivo similar al comentado por SchneeweiB que realiza el impacto contra una superficie de una pieza con una frecuencia de ultrasonidos.
En otra realizacion, la unidad de sensor 220 tiene la capacidad de detectar las fuerzas contrarrestantes y desviaciones experimentadas por el martillo en tres direcciones perpendiculares entre sf Se envfan senales correspondientes desde la unidad de sensor 220 hasta la unidad de control de sensor 170. A partir de esta informacion, la maquina de CNC determina el angulo entre la direccion de un golpe de martillo y la superficie 150 de la pieza 140 que va a tratarse. Basandose en este angulo, la fuerza del golpe de martillo se ajusta de tal manera que la componente de esa fuerza que es perpendicular a la superficie se mantiene constante dentro de un lfmite de tolerancia predeterminado. Ajustar la fuerza del golpe de martillo puede incluir adaptar la fuerza con la que se empuja el martillo hacia abajo mediante el accionador y/o la velocidad de movimiento del martillo y/o la direccion de movimiento del martillo sobre la superficie.
De manera alternativa o adicional, el vector de fuerza del golpe de martillo puede ajustarse haciendo pivotar el martillo. Hacer pivotar el martillo puede incluir hacer pivotar un accionador que acciona el martillo. Entonces, la direccion del golpe de martillo puede cambiarse a una nueva direccion en la que el martillo se grna mediante un accionador. En particular, el martillo puede hacerse pivotar de tal manera que puede realizarse un golpe de martillo en una direccion que se espera que sea perpendicular a la superficie de una pieza que va a tratarse con un golpe de martillo particular, en particular, en el siguiente golpe de martillo que va a realizarse. Un angulo mediante el cual se hace pivotar el martillo puede basarse en el angulo anteriormente mencionado determinado por la maquina de CNC entre la direccion de un golpe de martillo y la superficie de la pieza que se trata.
La direccion de movimiento puede basarse en una trayectoria predeterminada que puede basarse en un modelo matematico de la superficie 150 de la pieza 140 que va a tratarse. Para ajustar la fuerza del golpe de martillo, en particular, adaptando la direccion de velocidad de movimiento con ese fin, la trayectoria del martillo puede desviarse de la trayectoria predeterminada.
La velocidad y/o direccion de movimiento de la herramienta sobre la superficie y/o el valor del parametro de tratamiento de la herramienta, en particular, la fuerza con la que se empuja una herramienta de martillo hacia abajo, en ubicaciones a lo largo de la trayectoria de la herramienta puede almacenarse, junto con las coordenadas de ubicaciones de la herramienta a lo largo de la trayectoria.
En realizaciones particulares, la maquina de CNC puede tener acceso a un modelo de la superficie. El modelo de la superficie puede ser una descripcion de la forma de la superficie. La descripcion puede basarse en expresiones matematicas y/o en valores almacenados. En particular, el modelo puede basarse en la totalidad o parte de los valores anteriormente mencionados almacenados junto con coordenadas de ubicaciones de la herramienta a lo largo de una trayectoria. El modelo puede estar predeterminado, o puede derivarse de una medicion llevada a cabo mientras se mueve la herramienta sobre la superficie.
Si la maquina de CNC tiene acceso a un modelo de la superficie, una vez llevada a cabo la etapa (d), la maquina de CNC puede determinar ubicaciones futuras previstas de la herramienta, basandose en la nueva direccion y/o nueva velocidad y/o nueva trayectoria determinadas empleando el modelo.
Basandose en el modelo, la maquina de CNC puede determinar parametros de tratamiento previstos correspondientes a ubicaciones futuras previstas. De esta manera, la maquina de CNC puede determinar parametros de tratamiento correspondientes a ubicaciones sobre la superficie en las que se espera que se ubique la herramienta en el futuro.
Por tanto, la maquina de CNC puede realizar una funcionalidad de anticipacion.
En particular, una maquina de CNC puede determinar valores para parametros de tratamiento que se preve aplicar despues de que la maquina de CNC lleve a cabo el metodo segun la invencion varias veces mas, en particular, mas de una vez mas. La determinacion de valores para parametros de tratamiento puede basarse en un modelo de la superficie y/o en reglas para tratar la superficie que estan disponibles para el controlador 160 de la maquina de CNC
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Las reglas para tratar la superficie pueden comprender cambiar un signo si la inclinacion de la superficie ha cambiado. Otra regla de tratamiento puede comprender reducir una fuerza del tratamiento cerca de una esquina y/o un reborde.
La maquina de CNC puede proporcionar una estimacion de la velocidad y/o direccion de movimiento y/o el valor del parametro de tratamiento que va a elegirse en una ubicacion prevista futura.
La maquina de CNC puede proporcionar, en particular, una estimacion de direcciones de movimiento que van a elegirse en ubicaciones futuras de la herramienta. Ademas, la maquina de CNC puede proporcionar, en particular, una estimacion de la desviacion con respecto a una trayectoria predeterminada, en particular, con respecto a una trayectoria predeterminada que puede basarse en un modelo predeterminado.
Esta funcionalidad de anticipacion puede ser particularmente util en la proximidad de cambios de geometna, es decir en la proximidad de cambios de angulos entre el martillo y la superficie, en particular, cerca de esquinas pronunciadas. En la proximidad de cambios de geometna, puede ser particularmente util disponer de una estimacion para la ubicacion a la que se espera que se mueva la herramienta, ya que una pequena desviacion de la herramienta con respecto a un punto predeterminado puede dar como resultado grandes variaciones en la direccion y velocidad de movimiento asf como con respecto a parametros de tratamiento segun los cuales la herramienta tiene que tratar la superficie en tales ubicaciones.
En otra realizacion, la unidad de sensor tiene la capacidad de detectar las fuerzas contrarrestantes y desviaciones experimentadas por la herramienta en tres direcciones perpendiculares entre sf La herramienta tambien puede moverse en al menos tres direcciones perpendiculares entre sf La maquina de CNC inicialmente no tiene ninguna informacion sobre la geometna de la superficie que va a tratarse. Sin embargo, puede facilitarse una direccion inicial de movimiento asf como un borde cerrado alrededor de una posicion inicial de la herramienta, en el que el borde limita la zona en la que puede moverse la herramienta. El borde puede describirse mediante una ecuacion matematica, o puede facilitarse mediante lfmites para coordenadas de la herramienta. Si la herramienta se mueve hasta el borde, entonces puede invertirse la direccion de movimiento del martillo y el martillo puede desplazarse de tal manera que la herramienta, cuando se mueve alejandose del borde, sigue una trayectoria que puede ser paralela a, y a una distancia definida de, la trayectoria en la que se habfa movido la herramienta hacia el borde. El desplazamiento de la herramienta puede realizarse en la direccion al borde, o perpendicular al borde. Siguiendo este metodo, una parte de la superficie que esta rodeada por el borde puede tratarse sin requerirse ningun modelo de la superficie antes de tratar la superficie, ahorrando por tanto el tiempo de programar el modelo de la superficie asf como de establecer una trayectoria predeterminada para mover la herramienta. Las coordenadas a lo largo de una trayectoria de la herramienta 130 que se ha determinado mientras se mueve la herramienta 130 sobre la superficie basandose en datos de sensor pueden usarse como base para un modelo de la superficie real 150 de la pieza 140.
En esta realizacion, cuando la herramienta se mueve de vuelta desde el borde, la herramienta puede moverse a lo largo de una trayectoria que es proxima, en particular, paralela a una trayectoria a lo largo de la cual ya se ha movido al dirigirse hacia el borde. Por tanto, datos para la velocidad y/o direccion de movimiento y/o datos para la fuerza con la que se empuja la herramienta hacia abajo pueden almacenarse por la maquina de CNC para posiciones del martillo a lo largo de la trayectoria hacia el borde, en particular, para toda la trayectoria entre dos veces que se alcanza el borde. Cuando se mueve la herramienta dirigiendose de vuelta desde el borde, entonces la maquina de CNC puede usar los datos de una trayectoria hacia el borde almacenados anteriormente para determinar la nueva trayectoria. Pueden almacenarse datos de posiciones de la herramienta para cada trayectoria de borde a borde. Los datos almacenados pueden usarse como base para un modelo de la superficie real.
Por tanto, una maquina de CNC que realiza un metodo segun la invencion puede realizar tratamiento de rebordes y/o esquinas determinando parametros de tratamiento previstos para ubicaciones previstas futuras aunque no haya ningun modelo de la superficie disponible en la maquina de CNC antes de trabajar la superficie. Al final del tratamiento de la superficie, se ha tratado toda la zona delimitada por el borde. Por tanto, puede estar disponible un modelo de la forma real de la superficie en toda la zona.
En una trayectoria en una zona en la que no hay ningun dato asociado almacenado que pueda servir como base para un modelo, la velocidad de movimiento y/o la fuerza con la que se empuja la herramienta hacia abajo pueden reducirse para trabajar de manera cuidadosa la superficie.
En una realizacion, la herramienta puede no estar en contacto continuo con la superficie 150 de la pieza 140 que va a tratarse. En vez de eso, la herramienta esta alejada la superficie una distancia. En este caso, la distancia entre la herramienta y la superficie se controla mediante la maquina de CNC. La distancia entre la herramienta y la superficie puede tener que ser lo suficientemente grande para permitir que la herramienta se acelere hasta una velocidad de empuje requerida que permita que la herramienta entre en contacto con la superficie con una fuerza deseada. Puede usarse un accionador para acelerar la herramienta y/o para aplicar fuerza sobre la superficie. La distancia optima para una correcta aceleracion y/o una correcta fuerza aplicada a la superficie puede depender de la orientacion de la superficie 150 con respecto a la herramienta 240.
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La herramienta puede portarse por un accionador que puede estar unido a una unidad de sensor. La unidad de sensor puede comprender sensores de desviacion y/o sensores de fuerza que estan configurados para detectar desviaciones y/o fuerzas aplicadas a la herramienta en tres direcciones diferentes que pueden ser perpendiculares entre sf La figura 5 ilustra la configuracion a modo de ejemplo de un martillo como herramienta 530 que se encuentra sobre la superficie 550 de una pieza 140 que va a tratarse mediante el martillo. El martillo se empuja hacia abajo sobre la superficie 550 con una fuerza 560 y se acelera en esta direccion. Cuando alcanza la superficie 550, experimenta la fuerza contrarrestante 570 que se dirige de manera normal a la superficie en el punto de contacto. La fuerza contrarrestante 570 puede no estar dirigida, en general, en la direccion en la que se empuja el martillo hacia abajo sobre la superficie. La direccion de la fuerza contrarrestante 570 depende del angulo entre la direccion 560 en la que se empuja el martillo sobre la superficie y un plano tangencial a la superficie en el punto en el que el martillo entra en contacto con la superficie. La unidad de sensor 220 mide la fuerza contrarrestante y/o una desviacion aplicada al martillo. La magnitud de la fuerza contrarrestante puede derivarse a partir de la salida de sensor mediante la maquina de CNC. Basandose en la magnitud de la fuerza contrarrestante 570, la maquina de CNC puede adaptar la distancia entre el martillo 530 y la superficie 550 de tal manera que el martillo tenga suficiente espacio libre para acelerar para golpear la superficie con la fuerza deseada. Ademas, o en lugar de eso, la fuerza aplicada al martillo 530 por el accionador puede variarse dependiendo de la magnitud de la fuerza contrarrestante.
La figura 6 ilustra la situacion en la que se acciona un accionador 660 mediante una serial de control de accionador 620 que indica la fuerza ejercida sobre un martillo 640 mediante el accionador 660 a lo largo del tiempo. El tiempo se indica a lo largo del eje de las x 610 de la figura, y el eje de las y de la figura indica una fuerza 615. La lmea 630 describe la fuerza con la que el martillo 640 golpea la superficie 650 despues del tiempo facilitado en el eje de las x 610. La lmea 630 describe la fuerza que se aplica teoricamente si el golpe se produce en condiciones optimas, en particular, en las que el golpe impacta de manera perpendicular a la superficie 650 y en las que el martillo comenzo a una distancia optima desde la superficie.
La fuerza de impacto real 680 puede medirse mediante un sensor. De manera alternativa o adicional, la longitud del intervalo de tiempo 670 entre el comienzo de la aceleracion del martillo 640 mediante el accionador 660 y su impacto sobre la superficie 650 puede ser una medida de la fuerza de impacto 680. Por tanto, la maquina de CNC puede controlar la longitud del intervalo de tiempo 670 para controlar la fuerza que se ejerce sobre la superficie 650. Para lograr el control del intervalo de tiempo 670, la maquina de CNC puede adaptar la distancia entre el accionador 660 y la superficie 650 para variar el intervalo de tiempo a lo largo del cual se acelera el martillo antes del impacto. Para reducir la fuerza de impacto 680, puede reducirse la distancia entre el accionador 660 y la superficie 650. De esta manera, puede determinarse la fuerza de impacto correcta para la orientacion de superficie real.
Si el accionador 660 se hace funcionar con una frecuencia de algunos cientos de ciclos de accionador por segundo, entonces pueden medirse algunos cientos de intervalos de tiempo 670 por segundo. Dentro de cada ciclo de accionador, se determinara un intervalo de tiempo 670 y la fuerza de impacto 680.
Teniendo en cuenta la fuerza de impacto en tres direcciones diferentes, en particular perpendiculares entre sf, puede derivarse el angulo entre la direccion de un golpe de martillo y la fuerza contrarrestante ejercida por la superficie 650. De esta manera, el control de la fuerza aplicada a la superficie moviendo la unidad de mecanizado con el martillo no en contacto con la superficie entre golpes de martillo y monitorizando el intervalo de tiempo 670 entre el comienzo de la aceleracion de martillo y el impacto del martillo puede conducir a las mismas acciones de tratamiento con martillo que el control de la fuerza aplicada a la superficie moviendo la unidad de mecanizado con el martillo en contacto con la superficie y midiendo las fuerzas y desviaciones ejercidas sobre el martillo por la superficie, tal como se describio anteriormente.
Para controlar la direccion en la que se ejerce una fuerza sobre la superficie 650, puede hacerse pivotar el martillo. Hacer pivotar el martillo puede incluir hacer pivotar el accionador 660. El martillo puede hacerse pivotar un angulo que se basa en el angulo anteriormente mencionado entre la direccion del golpe de martillo y la fuerza contrarrestante ejercida por la superficie 650.
La realizacion en la que la herramienta no esta en contacto continuo con la superficie, en particular, las realizaciones ilustradas mediante la figura 6, tambien pueden comprender una unidad de sensor 220. La unidad de sensor puede estar unida a la unidad de accionador de la misma manera en que como se describio anteriormente con respecto a la figura 2. La unidad de sensor 220 tambien puede estar unida a la maquina de CNC 110 de la misma manera que como se describio anteriormente con respecto a la figura 2. La unidad de sensor puede estar dispuesta como en los ejemplos descritos anteriormente, en particular tal como se comento con relacion a la figura 3.
En una realizacion particular, que se ilustra mediante la figura 7, la herramienta 240 no tiene un contacto continuo con la superficie 150, sino que esta rodeada por un cilindro 710 que tiene contacto con la superficie 150. El cilindro puede ejercer solo una fuerza minima, en particular, el peso del cilindro, sobre la superficie. El proposito del cilindro es mantener una distancia minima entre la herramienta 240, en particular, un martillo, y la superficie 150 de la pieza 140 que va a tratarse.
En esta realizacion, la unidad de accionador 230 esta dispuesta de tal manera que mantiene el contacto con el cilindro 710, mientras que el cilindro 710 mantiene el contacto con la superficie 150. La herramienta 240 se empuja
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hacia la superficie 150 mediante la unidad de accionador 230. La herramienta 240 puede entrar en contacto, o no, con la superficie interna del cilindro 710. Usando el cilindro 710, es posible que la unidad de accionador 230 pueda moverse, junto con la herramienta 240 montada en la unidad de accionador 230, sobre la superficie 150 a una distancia minima desde la superficie correspondiente a la altura del cilindro 710. En particular, la unidad de accionador 230 junto con la herramienta montada 240 puede moverse a una distancia constante desde la superficie correspondiente a la altura del cilindro 710 durante el tratamiento de la superficie.
Las realizaciones en las que la herramienta esta rodeada por un cilindro 710, en particular tal como se ilustra mediante la figura 7, tambien pueden comprender una unidad de sensor 220. La unidad de sensor puede estar unida a la unidad de accionador de la misma manera que como se describio anteriormente con respecto a la figura 2. La unidad de sensor 220 tambien puede estar unida a la maquina de CNC 110 de la misma manera que como se describio anteriormente con respecto a la figura 2. La unidad de sensor puede estar dispuesta como en los ejemplos descritos anteriormente, en particular tal como se comento en relacion con la figura 3.
En una realizacion adicional, la herramienta puede estar rodeada por un cilindro 710 como en las realizaciones descritas con respecto a la figura 7, pero la herramienta, en particular, un martillo, se mueve sobre la superficie de la pieza con contacto continuo con la superficie. En este caso, la realizacion tambien puede comprender una unidad de sensor 220. La unidad de sensor puede estar unida a la unidad de accionador de la misma manera que como se describio anteriormente con respecto a la figura 2. La unidad de sensor 220 tambien puede estar unida a la maquina de CNC 110 de la misma manera que como se describio anteriormente con respecto a la figura 2. La unidad de sensor puede estar dispuesta como en los ejemplos descritos anteriormente, en particular, tal como se comento en relacion con la figura 3.
Aplicando el cilindro que rodea la herramienta, la herramienta tiene proteccion frente a influencias externas. Ademas, el cilindro puede servir como soporte para el accionador y/o la unidad de sensor.
Las realizaciones anteriormente mencionadas deben interpretarse unicamente a modo de ejemplo. Pueden combinarse caractensticas de las realizaciones anteriormente mencionadas entre st

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    Metodo para mover una herramienta (240) de una maquina de CNC sobre una superficie (150) en el que la maquina de CNC esta dotada de una unidad de sensor (220), que comprende las etapas de:
    (a) mover la herramienta (240) sobre la superficie (150) en una direccion predeterminada y/o a lo largo de una trayectoria predeterminada,
    (b) tratar la superficie (150) mediante la herramienta (240) segun un valor predeterminado de un parametro de tratamiento,
    (c) determinar, mediante la unidad de sensor (220), un valor de respuesta que indica una respuesta de la herramienta (240) al tratamiento de la superficie,
    (d) determinar una nueva direccion y/o una nueva trayectoria basandose en el valor de respuesta, estando el metodo caracterizado porque,
    la etapa (d) se basa en un modelo de la superficie que se deriva de una medicion llevada a cabo mientras se mueve la herramienta sobre la superficie, y
    el modelo se basa en datos de trayectoria de la herramienta.
    Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el modelo se usa para determinar, en la etapa (d), una direccion y/o una velocidad y/o una trayectoria y/o un valor para un parametro de tratamiento que se aplica(n) tras haber llevado a cabo la secuencia de etapas (a) a (d) o de etapas (a) y (b) una o mas veces despues de la determinacion.
    Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que, si la herramienta (240) se ha movido hasta o mas alla de un borde predeterminado, la herramienta se desplaza una distancia predeterminada y la nueva direccion se determina como la inversa de la direccion anterior.
    Metodo de una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa (c) comprende proporcionar, mediante la unidad de sensor (220), datos que indican una desviacion de la herramienta y/o que indican una fuerza experimentada por la herramienta (240) cuando se trata la superficie, en particular, experimentada en respuesta a un impacto de la herramienta contra la superficie.
    Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa (a) comprende mover la herramienta con una velocidad predeterminada y la etapa (d) comprende determinar una nueva velocidad, y/o en el que la etapa (d) comprende determinar un nuevo valor para el parametro de tratamiento.
    Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa (a) comprende, mientras se mueve la herramienta (240), la herramienta esta en contacto con la superficie (150), o la herramienta no esta en contacto continuo con la superficie (150), en particular, la herramienta esta a una distancia fija desde la superficie.
    Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la herramienta (240) esta rodeada por un cilindro que tiene contacto con la superficie (150).
    Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa (d) comprende mantener la fuerza que se aplica a la superficie (150) mediante la herramienta (240) constante y/o dentro de un intervalo de tolerancia predeterminado.
    Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que tratar la superficie (150) comprende tratar con martillo la superficie.
    Maquina de CNC, que esta configurada para mover una herramienta (240) de una maquina de CNC sobre una superficie (150), que comprende:
    una unidad de movimiento configurada para mover la herramienta (240) en una direccion predeterminada y/o a lo largo de una trayectoria predeterminada,
    una unidad de tratamiento configurada para tratar la superficie (150) mediante la herramienta (240) segun un valor predeterminado de un parametro de tratamiento,
    una unidad de sensor (220) configurada para determinar un valor de respuesta que indica una respuesta de la herramienta (240) al tratamiento de la superficie (150),
    una unidad de decision configurada para determinar una nueva direccion y/o una nueva trayectoria basandose en el valor de respuesta,
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    estando la maquina de CNC caracterizada porque,
    la unidad de decision esta configurada para determinar la nueva direccion y/o la nueva trayectoria basandose en un modelo de la superficie (150), que se deriva de una medicion Nevada a cabo mientras se mueve la herramienta sobre la superficie, y
    en la que el modelo se basa en datos de trayectoria de la herramienta.
  8. 11. Maquina de CNC segun la reivindicacion 10, en la que la unidad de movimiento esta configurada para mover la herramienta con una velocidad predeterminada y la unidad de decision esta configurada para determinar una nueva velocidad, y/o en la que la unidad de decision esta configurada para determinar un nuevo valor para el parametro de tratamiento.
  9. 12. Controlador de maquina de CNC configurado para controlar una maquina de CNC para llevar a cabo el metodo segun una de las reivindicaciones 1 - 9.
  10. 13. Producto de programa informatico, que comprende uno o mas medios legibles por una maquina de CNC, que portan instrucciones en los mismos para realizar las etapas del metodo segun una de las reivindicaciones 1 - 9 cuando se ejecutan por la maquina de CNC.
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