ES2984473T3 - Procedimiento y dispositivo para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta puesta en vibración ultrasónica para el mecanizado una pieza de trabajo - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta movida en una vibración ultrasónica durante el mecanizado de una pieza de trabajo, que comprende los pasos: transmisión por un generador de una señal de trabajo a una frecuencia de trabajo a un portaherramientas que comprende una herramienta para producir la vibración ultrasónica de la herramienta; después del inicio del mecanizado de la pieza de trabajo, transmisión por el generador de una señal de prueba al portaherramientas, a una frecuencia de prueba que varía alrededor de la frecuencia de trabajo y que tiene una potencia menor que una potencia de la señal de trabajo; generación de una señal de sensor a partir de la vibración ultrasónica de la herramienta por un dispositivo sensor dispuesto en el portaherramientas; lectura de la señal de sensor por un dispositivo de lectura; separación de la señal de sensor en un espectro de frecuencia que comprende una frecuencia principal y una frecuencia auxiliar por un dispositivo analítico; determinación de la frecuencia principal a partir de la frecuencia de trabajo y de la frecuencia auxiliar a partir de la frecuencia de resonancia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta puesta en vibración ultrasónica para el mecanizado una pieza de trabajo

La presente invención se refiere a un procedimiento para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta puesta en vibración ultrasónica para el mecanizado de una pieza de trabajo, en el que una señal de trabajo con una frecuencia de trabajo es radiada por un generador en un portaherramientas con la herramienta para generar la vibración ultrasónica de la herramienta.

Antecedentes de la invención

En el estado de la técnica se conocen máquinas herramienta en las que, durante el mecanizado de una pieza de trabajo por una herramienta, puede superponerse una vibración ultrasónica de la herramienta al movimiento rotacional de la herramienta.

En este contexto, el documento EP 1763416 B1 describe una herramienta con un portaherramientas que tiene un receptáculo de portaherramientas en un primer extremo para su adaptación a una nariz de husillo giratoria y un receptáculo de herramienta en un segundo extremo opuesto al primer extremo, y con un cabezal de herramienta que puede insertarse en el receptáculo de herramienta, en cuyo caso el portaherramientas comprende un motor de vibración.

Además, el documento EP 2353737 A1 describe un procedimiento para el mecanizado asistido por ultrasonidos, por ejemplo, en corte, taladrado o fresado, en el que se excita un sonotrodo para introducir las vibraciones mecánicas en y/o sobre un material a mecanizar por parte de un convertidor para convertir vibraciones eléctricas en vibraciones mecánicas a vibraciones.

Además, el documento EP 2803455 A1 describe un dispositivo de corte que se proporciona para cortar un material de proceso, en particular un producto alimenticio, y en cuya herramienta se acopla energía ultrasónica mediante una unidad ultrasónica. La unidad ultrasónica se controla de tal manera que la frecuencia de la energía ultrasónica suministrada se conmuta entre al menos una primera y una segunda frecuencia de trabajo con el fin de lograr un comportamiento de vibración óptimo de la herramienta durante el mecanizado.

En una máquina herramienta de este tipo, un transductor ultrasónico en el portaherramientas, que genera la vibración ultrasónica de la herramienta, un cuerpo vibratorio y la herramienta insertada en el portaherramientas forman un sistema vibratorio que se excita a vibraciones mecánicas mediante una señal eléctrica; en dicho caso se obtiene la mayor amplitud de vibración mecánica posible si el sistema vibratorio se excita a su frecuencia de resonancia.

El problema aquí es que la frecuencia de resonancia puede cambiar en el curso de un procedimiento de mecanizado. Hay tres razones principales para ello. En primer lugar, el sistema vibratorio o partes del mismo pueden calentarse durante el mecanizado, lo que modifica las propiedades del material. Esto conduce a una deriva por temperatura de la frecuencia de resonancia.

En segundo lugar, la vibración se amortigua por el contacto de la herramienta con la pieza a mecanizar debido a las fuerzas de mecanizado, por lo que, en el caso de una vibración amortiguada, la frecuencia de resonancia del sistema es inferior a la frecuencia de resonancia libre del sistema.

Además, el acoplamiento del sistema de vibración a la pieza de trabajo crea un nuevo sistema de vibración acoplado cuya frecuencia de resonancia es generalmente superior a la frecuencia de resonancia libre. En la práctica, estos tres efectos se producen combinados y depende de la situación específica de mecanizado qué efecto domina.

También debe tenerse en cuenta que, además del desplazamiento en la frecuencia de resonancia, un cambio en la potencia también desempeña un papel, ya que la interacción de la herramienta con la pieza de trabajo puede requerir una tensión de salida más alta para lograr la misma potencia.

Si se utiliza la frecuencia de resonancia libre para la excitación, pero la frecuencia de resonancia real del sistema difiere de ésta durante el mecanizado, la herramienta oscilará con una amplitud menor, lo que provocará una pérdida de eficiencia en el mecanizado.

Por este motivo, es importante detectar un cambio en la frecuencia de resonancia del sistema vibratorio para poder ajustar se manera correspondiente los parámetros de vibración, de modo que se vuelva a alcanzar la máxima amplitud de vibración posible.

Con este fin, en las aplicaciones de soldadura por ultrasonidos se conoce la determinación tanto de la frecuencia de resonancia libre, como también de un cambio en la frecuencia de resonancia del sistema a partir de los valores de salida del generador, que suministra la señal eléctrica para la vibración mecánica al accionamiento piezoeléctrico en el portaherramientas. El generador detecta una impedancia eléctrica, procedente del sistema vibratorio conectado a través de un trayecto de transformador inductivo, que depende de la frecuencia y tiene un mínimo en la frecuencia de resonancia mecánica. Por consiguiente, si la frecuencia de resonancia se desplaza, el generador ajusta su frecuencia hasta alcanzar de nuevo la impedancia mínima. Además de la frecuencia del mínimo de impedancia, el propio valor de la impedancia también cambia como resultado del mecanizado, es decir, se requiere una tensión de salida más alta para generar la misma potencia.

Sin embargo, este procedimiento no es adecuado para el mecanizado porque, a diferencia de la soldadura por ultrasonidos, las curvas de impedancia de los sonotrodos utilizados con las herramientas empleadas son mucho más complicadas: por un lado, hay muchos más mínimos de impedancia debido a los diferentes modos de vibración de las herramientas de formas intrincadas. Por otro lado, las variables que influyen en el desplazamiento de la frecuencia de resonancia son más extremas, es decir, el desplazamiento de frecuencia puede ser tan grande que se salten otros mínimos de impedancia. Durante la soldadura, un sonotrodo ejerce aproximadamente la misma presión sobre la pieza durante todo el procedimiento. Esto da lugar a un desplazamiento de frecuencia único, que es el mismo para procedimientos recurrentes y para el que el mínimo de impedancia siempre puede identificarse claramente. Por el contrario, el desplazamiento de frecuencia cambia continuamente durante el mecanizado debido a las condiciones cambiantes de enganche de la herramienta en el material y, como se ha descrito anteriormente, a menudo ya no es posible asignarlo únicamente sobre la base de una medición de impedancia.

Esto se debe al hecho de que se utilizan muchas herramientas de formas diferentes, por ejemplo, brocas y fresas con diferentes dimensiones y herramientas de corte con diferentes geometrías de filo, lo que conduce a una mayor variación en la forma de la curva de impedancia en comparación con la soldadura ultrasónica. Además, la fuerza que actúa sobre el sistema vibratorio es generalmente mucho mayor durante el mecanizado, por lo que el cambio en la curva de impedancia es mucho más pronunciado.

Además, el efecto de desplazamiento de frecuencia dominante puede predecirse bien debido a las etapas de mecanizado recurrentes durante la soldadura, lo que limita las posibles reacciones del sistema. Por el contrario, durante el mecanizado deben tenerse en cuenta todos los efectos, por lo que las opciones de predicción o de limitación de los parámetros de control son insuficientes.

Además, no es posible distinguir las vibraciones de flexión o similares de los modos de vibración axial basándose únicamente en la medición de la impedancia. También existen resonancias puramente eléctricas que no generan ninguna vibración. Estos efectos parásitos no pueden reconocerse con los procedimientos conocidos.

Otro problema de la monitorización de la vibración basada en la potencia del generador es que no se sabe qué proporción de la potencia fluye realmente hacia la generación de la vibración y qué parte fluye hacia otros procesos como, por ejemplo, el calentamiento de los componentes implicados. Por lo tanto, es posible que los cambios en la vibración no se detecten porque cambia la proporción de la potencia suministrada por el generador que fluye hacia la generación de la vibración, pero no la potencia total suministrada por el generador.

Resumen de la invención

Un objetivo de la presente invención es, por lo tanto, proporcionar un procedimiento para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta puesta en vibración ultrasónica, que evite los problemas anteriores.

En particular, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento que permita lograr una mayor precisión de mecanizado en el mecanizado ultrasónico de una pieza de trabajo.

Además, un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo y una máquina herramienta con los que se pueda llevar a cabo el procedimiento según la invención.

Estos objetivos se logran mediante un procedimiento según la reivindicación 1, un dispositivo según la reivindicación 5 y un dispositivo según la reivindicación 11. Las reivindicaciones dependientes se refieren a ejemplos de realización ventajosos del procedimiento según la invención o de los dispositivos según la invención.

El procedimiento según la invención para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta puesta en vibración ultrasónica durante el mecanizado de una pieza de trabajo tiene las siguientes etapas: (a) irradiar una señal de trabajo que tiene una frecuencia de trabajo por medio de un generador en un portaherramientas con la herramienta para generar la vibración ultrasónica de la herramienta; b) después de iniciar el mecanizado de la pieza de trabajo, irradiar una señal de prueba que tiene una frecuencia de prueba que varía alrededor de la frecuencia de trabajo y una potencia inferior a una potencia de la señal de trabajo por medio del generador en el portaherramientas; c) generar una señal de sensor a partir de la vibración ultrasónica de la herramienta mediante un equipo sensor dispuesto en el portaherramientas; d) leer la señal de sensor mediante un equipo de lectura; e) descomponer la señal de sensor en un espectro de frecuencias, que tiene una frecuencia principal y una frecuencia secundaria, mediante un equipo de análisis; f) determinar la frecuencia principal del espectro de frecuencias a partir de la frecuencia de trabajo y determinar la frecuencia de resonancia a partir de la frecuencia secundaria del espectro de frecuencias; g) aumentar una amplitud de vibración de la vibración ultrasónica de la herramienta (90) g2) aumentando la potencia de la señal de trabajo (P1) mediante un segundo equipo de control (160) basándose en una altura de un pico en el espectro de frecuencia a la frecuencia de trabajo (f1), y/o g3) aumentando una amplitud de vibración de la señal de trabajo (S1) mediante un segundo equipo de control (160) basándose en una diferencia entre la frecuencia de trabajo (f1) y la frecuencia de resonancia medida (f2).

El equipo sensor puede, por ejemplo, diseñarse como un elemento sensor piezoeléctrico o como una galga extensométrica con un circuito electrónico. Esto significa que la frecuencia de resonancia de una herramienta puede determinarse directamente a partir de la vibración mecánica sin tener que utilizar valores eléctricos equivalentes del generador, que pueden ser inexactos. También es posible medir la frecuencia de resonancia durante el mecanizado por ultrasonidos, de modo que el valor determinado de la frecuencia de resonancia puede actualizarse en cualquier momento que se desee cuando la herramienta está vibrando. Esto resulta muy ventajoso en la siguiente situación: antes de que entre la herramienta, la frecuencia de resonancia de la vibración puede determinarse a partir de la impedancia eléctrica observada por el generador o a partir del desfase entre la corriente y la tensión a la salida del generador. Sin embargo, esta frecuencia de resonancia suele cambiar cuando la herramienta entra en la pieza. Este cambio puede medirse utilizando el procedimiento según la invención.

La ventaja de irradiar una señal de prueba adicional con frecuencia variable es que se puede determinar un posible desplazamiento en la frecuencia de resonancia de forma completamente independiente de la generación de vibraciones. Esto significa que no es necesario variar la frecuencia de trabajo para encontrar una frecuencia de resonancia desplazada, lo que daría lugar a una menor potencia irradiada en general. La frecuencia de prueba puede variarse utilizando un procedimiento de barrido, por ejemplo.

Además, es posible inferir la amplitud mecánica sin utilizar información sobre la anchura del pico (el denominado factor Q) y aumentar o estabilizar la amplitud de la vibración mecánica sin cambiar la frecuencia de vibración, aumentando así la eficacia y la precisión del mecanizado.

Preferiblemente, el procedimiento según la invención tiene la etapa adicional de: g1) adaptar la frecuencia de trabajo a la frecuencia de resonancia medida mediante un primer equipo de control para aumentar la amplitud de vibración de la vibración ultrasónica de la herramienta.

Preferiblemente, el procedimiento según la invención tiene la etapa adicional de: h) ajustar una tensión de salida del generador para estabilizar la potencia durante el mecanizado.

Además de la posición de las resonancias en el eje de frecuencias, el valor de la impedancia en el eje y de la curva de impedancia también cambia debido a la interacción entre la herramienta y la pieza de trabajo. Por lo tanto, es ventajoso que no solo se controle la frecuencia de trabajo, sino que también se regule la tensión de salida del generador, de modo que se consiga una potencia constante durante el mecanizado.

De este modo, la frecuencia de la vibración ultrasónica de la herramienta puede ajustarse a la frecuencia de resonancia real en caso de que se desvíe de la frecuencia de resonancia real, aumentando así la eficacia del mecanizado. Además, también se puede estabilizar la vibración mecánica en la punta de la herramienta y compensar las fluctuaciones en la amplitud de la vibración mecánica, lo cual es beneficioso para la precisión del mecanizado de la pieza. Si se ajusta la frecuencia de trabajo sin conocer la frecuencia de resonancia actual exacta, existe el riesgo de que la frecuencia de trabajo modificada provoque formas de vibración naturales incorrectas del sistema, como vibraciones de torsión o flexión. Este problema no se produce con un ajuste de frecuencia basado en la señal del sensor.

Preferiblemente, las etapas d) a g1), las etapas d) a g2) o las etapas d) a g3) se repiten varias veces durante el mecanizado de la pieza de trabajo con irradiación continua o casi continua de la señal de prueba y variación continua o casi continua de la frecuencia de prueba; en la etapa g1) el ajuste de la frecuencia de trabajo a la última frecuencia de resonancia medida se lleva a cabo automáticamente o en la etapa g2) el aumento de la potencia de la señal de trabajo se lleva a cabo automáticamente basándose en la última altura medida del pico en el espectro de frecuencia a la frecuencia de trabajo o en la etapa g3) el aumento de la amplitud de vibración de la señal de trabajo se lleva a cabo automáticamente basándose en la última frecuencia de resonancia medida.

Esto tiene la ventaja de que el ajuste de la frecuencia de resonancia no tiene que realizarse manualmente cuando cambia la frecuencia de resonancia, lo que simplifica el procedimiento de mecanizado para el usuario.

Preferiblemente, en la etapa a) la señal de trabajo se irradia a través de una primera vía de transferencia y en la etapa d) la señal del sensor se transmite desde el equipo sensor a través de una segunda vía de transferencia al equipo de lectura, en cuyo caso la segunda vía de transferencia está eléctricamente aislada de la primera vía de transferencia.

La señal de prueba también puede irradiarse a través de la primera vía de transferencia, es decir, superponerse a la señal de trabajo, o la señal de prueba puede irradiarse a través de otra vía de transferencia que esté eléctricamente aislada de la segunda vía de transferencia. Esto tiene la ventaja de que, en cualquier caso, la señal del sensor no se ve influenciada ni por la señal de trabajo ni por la señal de prueba y, por lo tanto, la detección de la frecuencia de resonancia puede tener lugar en paralelo con la generación de la vibración.

Preferiblemente, las etapas b) a f) se repiten durante el mecanizado de la pieza para una monitorización continua de la frecuencia de resonancia.

De este modo, para determinadas tareas de mecanizado, la frecuencia de resonancia real también puede registrarse únicamente sin que se ajuste la frecuencia de trabajo.

Preferiblemente, la herramienta se pone en rotación antes de que comience el mecanizado de la pieza de trabajo.

Una herramienta rotativa con vibración ultrasónica superpuesta a su rotación es particularmente adecuada para el mecanizado de materiales duros y quebradizos.

Preferiblemente, el procedimiento según la invención tiene las etapas adicionales de: compensar una potencia reactiva que fluye entre el generador y el portaherramientas por un circuito de compensación; ajustar una compensación de potencia reactiva basándose en una diferencia entre la frecuencia de trabajo y la frecuencia de resonancia medida.

El circuito de compensación puede diseñarse como un circuito paralelo, un circuito en serie o un circuito combinado que comprenda uno o más condensadores y/o uno o más inductores. Por ejemplo, el circuito de compensación puede diseñarse como un condensador conectado en paralelo con el primer transformador. Esto tiene la ventaja de que la compensación de la potencia reactiva, que depende de la impedancia eléctrica compleja y, por tanto, de la frecuencia, puede adaptarse cambiando los condensadores y/o los inductores.

Preferentemente, la compensación de la potencia reactiva se ajusta conmutando un relé.

Esto tiene la ventaja de que los valores de las capacitancias y/o inductancias pueden modificarse de manera sencilla.

El dispositivo según la invención para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta puesta en vibración ultrasónica durante el mecanizado de una pieza de trabajo tiene: un portaherramientas con la herramienta para mecanizar la pieza de trabajo, un generador para irradiar una señal de trabajo con una frecuencia de trabajo en el portaherramientas para generar la vibración ultrasónica de la herramienta y para irradiar una señal de prueba con una frecuencia de prueba que varía alrededor de la frecuencia de trabajo y una potencia inferior a una potencia de la señal de trabajo en el portaherramientas, un equipo sensor dispuesto en el portaherramientas para generar una señal de sensor a partir de la vibración ultrasónica de la herramienta, un equipo de lectura para leer la señal de sensor, un equipo de análisis para descomponer la señal del sensor en un espectro de frecuencias que tenga una frecuencia principal y una frecuencia secundaria, un dispositivo para determinar la frecuencia principal del espectro de frecuencias a partir de la frecuencia de trabajo y para determinar la frecuencia de resonancia a partir de la frecuencia secundaria del espectro de frecuencias, y un segundo equipo de control para aumentar la potencia de la señal de trabajo basándose en la altura de un pico en el espectro de frecuencias a la frecuencia de trabajo y/o basándose en una diferencia entre la frecuencia de trabajo y la frecuencia de resonancia medida para aumentar la amplitud de vibración de la vibración ultrasónica de la herramienta.

El equipo sensor puede, por ejemplo, diseñarse como un elemento sensor piezoeléctrico o como una galga extensométrica con un circuito electrónico. La frecuencia principal es la frecuencia en la que el espectro de frecuencia tiene el pico más grande y la frecuencia secundaria es la frecuencia en la que el espectro de frecuencia tiene el segundo pico más grande. Si el espectro de frecuencias solo tiene un pico, las frecuencias principal y secundaria son al menos aproximadamente iguales y el sistema vibratorio ya está excitado cerca de la frecuencia de resonancia. Por tanto, la frecuencia de resonancia de una herramienta puede determinarse directamente a partir de la vibración mecánica sin tener que utilizar valores eléctricos equivalentes del generador. También es posible medir la frecuencia de resonancia durante el mecanizado por ultrasonidos, de modo que el valor determinado de la frecuencia de resonancia puede actualizarse en cualquier momento en que la herramienta esté vibrando.

Esto también permite aumentar la amplitud de la vibración mecánica sin cambiar la frecuencia de vibración, aumentando así la precisión y la eficacia del mecanizado.

Preferiblemente, el dispositivo comprende un primer equipo de control para ajustar la frecuencia de trabajo a la frecuencia de resonancia medida para aumentar la amplitud de la vibración ultrasónica de la herramienta.

De este modo, la frecuencia de la vibración ultrasónica de la herramienta puede ajustarse a la frecuencia de resonancia real en caso de que se desvíe de la frecuencia de resonancia real, aumentando así la precisión y la eficacia del mecanizado.

Preferiblemente, el dispositivo comprende una interfaz de usuario conectada al primer equipo de control y/o al segundo equipo de control para ajustar la frecuencia de trabajo o aumentar la potencia de la señal de trabajo por un usuario del dispositivo.

Esto tiene la ventaja de que el usuario puede decidir si, cuándo y en qué condiciones debe cambiarse la frecuencia de trabajo (por ejemplo, en determinados intervalos de tiempo o cuando se alcanza una determinada desviación de la frecuencia de resonancia medida con respecto a la frecuencia de trabajo) o si el seguimiento de la frecuencia debe automatizarse. Esto garantiza un alto grado de flexibilidad y adaptación en función de las necesidades, por ejemplo, para diferentes tipos de mecanizado.

Preferiblemente, una primera vía de transferencia para la transferencia sin contacto de la señal de trabajo entre el generador y el portaherramientas está diseñada como un primer transformador y una segunda vía de transferencia para la transferencia sin contacto de la señal del sensor entre el portaherramientas y el equipo de lectura está diseñada como un segundo transformador.

La señal de prueba puede superponerse a la señal de trabajo y transmitirse también a través de la primera vía de transferencia, o la señal de prueba puede transmitirse a través de otra vía de transferencia que esté eléctricamente aislada de la segunda vía de transferencia. Ambas opciones tienen la ventaja de que, en cada caso, la señal del sensor no se ve influida ni por la señal de trabajo ni por la señal de prueba y, por lo tanto, la detección de la frecuencia de resonancia puede tener lugar paralelamente a la generación de vibraciones. El uso de transformadores tiene la ventaja de que la transferencia puede realizarse sin contacto y de que no se requiere ninguna otra fuente de alimentación para la transferencia, lo que resulta especialmente ventajoso en el caso de una herramienta giratoria.

Preferiblemente, el dispositivo tiene un circuito de compensación para compensar una potencia reactiva que fluye entre el generador y el portaherramientas.

El circuito de compensación puede diseñarse como un circuito en paralelo, un circuito en serie o un circuito combinado que comprenda uno o varios condensadores y/o uno o varios inductores. Por ejemplo, el circuito de compensación puede diseñarse como un condensador conectado en paralelo con el primer transformador. Esto tiene la ventaja de que se puede reducir el calentamiento del sistema debido a la potencia reactiva.

Preferiblemente, el dispositivo tiene un relé para ajustar la compensación de la potencia reactiva que fluye entre el generador y el portaherramientas.

Esto tiene la ventaja de que los valores de las capacitancias y/o de las inductancias del circuito de compensación pueden modificarse de manera sencilla.

Una máquina herramienta según la invención para mecanizar una pieza de trabajo tiene el dispositivo según la invención, en cuyo caso la máquina herramienta está configurada para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta puesta en vibración ultrasónica durante el mecanizado de una pieza de trabajo.

Otro dispositivo según la invención para emitir señales de salida y recibir señales de entrada tiene: un generador para generar simultáneamente una primera señal de salida con una primera frecuencia y una primera potencia y una segunda señal de salida con una segunda frecuencia variable y una segunda potencia, un equipo de detección para detectar una señal de entrada, un equipo de análisis para descomponer la señal de entrada en un espectro de frecuencias que tiene una frecuencia principal y una frecuencia secundaria, un equipo para determinar la frecuencia principal del espectro de frecuencias a partir de la primera frecuencia y para determinar una frecuencia de resonancia a partir de la frecuencia secundaria del espectro de frecuencias, y un segundo equipo de control para aumentar la primera potencia de la primera señal de salida basándose en la altura de un pico del espectro de frecuencias a la frecuencia principal y/o basándose en una diferencia entre la frecuencia principal y la frecuencia de resonancia detectada.

De este modo, la generación de señales de salida y su ajuste de frecuencia basado en las señales de entrada pueden realizarse de forma compacta en el mismo dispositivo.

Preferiblemente, el dispositivo adicional según la invención comprende un primer equipo de control para ajustar la primera frecuencia de la primera señal de salida a la frecuencia de resonancia determinada.

Preferiblemente, el dispositivo adicional según la invención comprende una interfaz de usuario conectada al primer equipo de control y/o al segundo equipo de control para ajustar la primera frecuencia o para aumentar la primera potencia por un usuario del equipo.

Esto tiene la ventaja de que el usuario puede decidir si y cuándo debe cambiarse la primera frecuencia o si debe automatizarse el seguimiento a la frecuencia.

Una máquina herramienta según la invención para mecanizar una pieza de trabajo mediante una herramienta puesta en vibración ultrasónica tiene el dispositivo adicional según la invención, en cuyo caso la máquina herramienta está configurada para ajustar una frecuencia de la vibración ultrasónica de la herramienta basándose en una frecuencia de resonancia medida de la herramienta puesta en vibración ultrasónica.

Breve descripción de las figuras

La fig. 1 muestra un portaherramientas en vista seccional, que puede utilizarse en el procedimiento según la invención.

La fig. 2 muestra una parte de una máquina herramienta con la que se puede llevar a cabo el procedimiento según la invención.

La fig. 3 muestra una curva de impedancia eléctrica.

La fig. 4 muestra esquemáticamente un ejemplo de realización de un dispositivo según la invención.

La fig. 5 muestra un espectro de frecuencias.

La fig. 6 muestra un ejemplo de realización de un dispositivo según la invención.

Descripción detallada de las figuras y ejemplos de realización preferidos de la presente invención

A continuación, la presente invención se describe y explica en detalle con referencia a los ejemplos de realización y a las figuras ejemplares.

La fig. 1 muestra una estructura ejemplar de un portaherramientas 10 que puede utilizarse en el procedimiento según la invención. En un extremo del portaherramientas 10 hay una sección receptora de herramientas 11 para alojar una herramienta 90 (no mostrada). Una pluralidad de, por ejemplo, seis primeros elementos piezoeléctricos 21 en forma de disco perforado están apilados en el portaherramientas 10, que están conectados a la sección del portaherramientas 11 a través de una sección de transferencia 12 y forman un transductor ultrasónico 20 para convertir una tensión eléctrica en una vibración mecánica. La vibración mecánica de los primeros elementos piezoeléctricos 21 se transmite a la herramienta 90 a través de la sección de transferencia 12. Los primeros elementos piezoeléctricos 21 pueden, por ejemplo, estar diseñados como discos piezocerámicos con electrodos fijados entre ellos. El transductor ultrasónico 20 se alimenta de energía a través de un transformador (primer transformador), que en el lado de la máquina se compone de un primer núcleo de caparazón 31 y un bobinado primario 32 (no representado) y en el lado de la herramienta se compone de un segundo núcleo de caparazón 33 y una bobina secundaria 34, que están dispuestos como elementos anulares en el exterior del portaherramientas 10.

En un lado de la pila de los primeros elementos piezoeléctricos 21, que no está enfrentado a la sección del portaherramientas 11, está dispuesto un elemento sensor piezoeléctrico en forma de disco perforado 40 que está acoplado mecánicamente a los primeros elementos piezoeléctricos 21, pero está aislado eléctricamente de los primeros elementos piezoeléctricos 21 por un elemento aislante 43 que puede consistir en un disco cerámico perforado. El elemento sensor piezoeléctrico 40 está aislado eléctricamente de un elemento de fijación 13, por ejemplo, una tuerca de fijación, por otro elemento aislante 43. El elemento de fijación 13 sirve para fijar el elemento sensor piezoeléctrico 40 al transductor ultrasónico 20 y para precargar los primeros elementos piezoeléctricos 21 debido a la carga dinámica. Los primeros elementos piezoeléctricos 21 y

el elemento sensor piezoeléctrico 40 están orientados de la misma manera, lo que, por una parte, permite la generación y detección de la vibración en la misma dirección y, por otra parte, consigue una disposición de los elementos en el portaherramientas 10 que ahorra espacio. El elemento sensor piezoeléctrico 40 convierte las vibraciones mecánicas del sistema vibratorio, que consta de la herramienta 90, la sección de transferencia 12, el transductor ultrasónico 20 y el elemento sensor piezoeléctrico 40, en una señal de sensor S2, que se transmite en forma de tensión eléctrica a través de una conexión de cable 50 desde el elemento sensor piezoeléctrico 40 a través del portaherramientas 10 hasta un elemento transmisor 60 situado en el exterior del portaherramientas 10. La señal del sensor S2 se transmite sin contacto desde el elemento transmisor 60 a un elemento receptor 80 (no mostrado) en el lado de la máquina. El elemento transmisor 60 forma parte de otro transformador (segundo transformador) y consta de un primer núcleo de ferrita 61 y un bobinado primario 62; el elemento receptor 80 también forma parte del segundo transformador y consta de un segundo núcleo de ferrita 81 y un bobinado secundario 82. De este modo, la señal del sensor<s>2 puede transmitirse inductivamente desde el portaherramientas 10 a un dispositivo de evaluación de la señal del sensor 110 (no mostrado) situado en el lado de la máquina. Alternativamente, también es posible la transferencia óptica, en la que el elemento transmisor 60 está diseñado como un LED y el elemento receptor 80 como un fotodiodo. El elemento transmisor 60 puede dimensionarse y posicionarse de forma que encaje en un orificio 70 para un chip de datos para datos de herramientas de acuerdo con la norma DIN 69893. El portaherramientas 10 puede ser giratorio con respecto a una parte estacionaria de la máquina herramienta (no mostrada).

La fig. 2 muestra una disposición ejemplar del dispositivo de transferencia de energía 30 para transmitir la energía para el transductor ultrasónico 20 al portaherramientas 10 en forma de una señal de trabajo S1 y la disposición del elemento transmisor 60 y del elemento receptor 80 para transmitir la señal del sensor S2 desde el portaherramientas 10 como una vista en sección.

El dispositivo de transferencia de energía 30 está diseñado como un transformador (primer transformador) con un primer núcleo de caparazón 31, un bobinado primario 32, un segundo núcleo de caparazón 33 y un bobinado secundario 34, en el que las aberturas de los núcleos de caparazón 31, 33 se enfrentan entre sí y los bobinados 32, 34 están dispuestos en los respectivos núcleos de caparazón 31, 33. El segundo núcleo de caparazón 33 está dispuesto anularmente en el perímetro del portaherramientas; el primer núcleo de caparazón 31 está colocado a una distancia del segundo núcleo de caparazón 33 en la dirección axial en una carcasa 100 del lado de la máquina y está dispuesto como un segmento anular o como un anillo completo alrededor del portaherramientas 10. De este modo, la señal de trabajo S1 se transmite de forma inductiva en dirección axial (de arriba abajo en la fig. 2) desde el bobinado primario 32 al bobinado secundario 34.

El elemento receptor 80 también está situado en la carcasa 100. Frente al elemento receptor 80 está dispuesto el elemento transmisor 60 a distancia en un orificio 70 del portaherramientas 10. De este modo, la señal del sensor S2 se transmite sin contacto en dirección radial (de izquierda a derecha en la fig. 2) desde el elemento emisor 60 hasta el elemento receptor 80. También pueden disponerse varios elementos transmisores 60 alrededor del portaherramientas 10 para reducir las pérdidas de señal en la transferencia de la señal del sensor S2 durante la rotación del portaherramientas 10. Del mismo modo, pueden disponerse varios elementos receptores 80 frente al elemento transmisor 60 o los elementos transmisores 60.

Cuando el portaherramientas 10 gira, el segundo núcleo de caparazón 33 y el bobinado secundario 34 del dispositivo de transferencia de energía 30 así como el elemento transmisor 60 giran con el portaherramientas 10, mientras que la carcasa 100 con el primer núcleo de caparazón 31 y el bobinado primario 32 del dispositivo de transferencia de energía 30 así como con el elemento receptor 80 está montada, por ejemplo, en el husillo de la herramienta (no mostrado) y no gira.

A continuación se describe, con referencia a la fig. 3, el comportamiento del sistema vibratorio durante un procedimiento de mecanizado. El sistema vibratorio, que en un ejemplo de realización de la invención comprende el transductor ultrasónico 20 como accionamiento piezoeléctrico, la sección de transferencia 12, la herramienta 90 insertada en la sección del portaherramientas 11, así como el elemento sensor piezoeléctrico 40 para generar una señal de sensor S2 y el elemento de fijación 13 para el elemento sensor piezoeléctrico 40, es excitado a una vibración mecánica mediante una señal de trabajo S1 generada por un generador 120, que se transmite al transductor ultrasónico 20 a través del dispositivo de transferencia de energía 30. La frecuencia de trabajo f1 de la señal de trabajo S1 determina la frecuencia de la vibración mecánica; la potencia P1 emitida por el generador 120 determina la amplitud de vibración. Para una potencia P1 dada, la amplitud de vibración se maximiza a la frecuencia de resonancia f2 del sistema vibratorio, por lo que la frecuencia de resonancia f21 de la vibración libre del sistema es generalmente diferente de la frecuencia de resonancia f22 del sistema durante el mecanizado.

La fig. 3 muestra las curvas de impedancia eléctrica observadas por el generador 120 del sistema vibratorio conectado a través del primer transformador 31-34 como una vía inductiva de transformador. La curva de impedancia de la vibración libre tiene un máximo de impedancia (resonancia en serie) a una frecuencia más baja y un mínimo de impedancia (resonancia en paralelo) a una frecuencia más alta. La posición del mínimo de impedancia corresponde a la frecuencia de resonancia f21 de la vibración libre.

Durante el mecanizado, el generador 120 presenta una curva de impedancia modificada con extremos menos pronunciados. Además, el mínimo se desplaza en comparación con el mínimo durante la vibración libre. En la fig. 3, el mínimo se desplaza hacia frecuencias más altas durante el mecanizado, es decir, la frecuencia de resonancia f22 durante el mecanizado es mayor que la frecuencia de resonancia f21 de la vibración libre en el ejemplo mostrado. Sin embargo, también es posible que la frecuencia de resonancia f22 sea menor que la frecuencia de resonancia f21 de la vibración libre durante el mecanizado. Qué caso ocurre y cuánto cambia la frecuencia de resonancia depende de la influencia de la amortiguación causada por las fuerzas de mecanizado, el calentamiento del sistema durante el mecanizado y el comportamiento de resonancia de los sistemas de vibración acoplados implicados.

La frecuencia de resonancia libre f21 puede determinarse a partir de los valores de salida del generador 120, que suministra la señal de trabajo S1 para el accionamiento piezoeléctrico, o con ayuda del procedimiento según la invención, que se explica más detalladamente a continuación con referencia a la fig. 4, antes de que la herramienta 90 entre en la pieza de trabajo y puede utilizarse como estimación para una frecuencia de trabajo f1 con la que se alcanza la mayor amplitud de vibración posible. El procedimiento según la invención se utiliza para detectar un cambio en la frecuencia de resonancia f2 durante el mecanizado, cuyo valor puede utilizarse entonces para acercar la frecuencia de trabajo f1 a la frecuencia de resonancia real f2 o para aumentar la potencia de la señal de trabajo S1 de modo que se alcance de nuevo la amplitud original.

La fig. 4 muestra esquemáticamente un dispositivo según la invención, con el que se puede llevar a cabo el procedimiento según la invención. El dispositivo puede formar parte de una máquina herramienta. Se muestra un portaherramientas 10 con un elemento sensor piezoeléctrico 40, cuya estructura corresponde al portaherramientas 10 mostrado en la fig. 1. En el portaherramientas 10 está montada una herramienta 90 para el mecanizado por ultrasonidos de piezas de trabajo.

Un generador 120 emite una señal de trabajo S1 como señal de accionamiento para el accionamiento piezoeléctrico en el portaherramientas 10. La señal de trabajo S1 tiene la frecuencia de trabajo f1 y se transmite sin contacto con la potencia P1 a través del dispositivo de transferencia de energía 30, que está diseñado como un transformador que consta de un bobinado primario 32 junto con un primer núcleo de caparazón 31 y un bobinado secundario 34 junto con un segundo núcleo de caparazón 33, al portaherramientas giratorio 10. Además, el generador 120 emite una señal de prueba St de una potencia Pt<P1, que se superpone a la señal de trabajo S1 y cuya frecuencia varía en un rango alrededor de f1.

Basándose en las señales S1 y St, el sistema vibratorio en el portaherramientas 10 es excitado a una vibración cuyo espectro de frecuencia tiene esencialmente dos frecuencias. En la fig. 5 se muestra un espectro de frecuencia ejemplar. El pico más grande en el espectro de frecuencias resulta de la vibración forzada del sistema, que se excita a la frecuencia de trabajo f1 con una potencia relativamente alta P1. El pico más pequeño resulta de la vibración forzada del sistema, que se excita a una frecuencia que varía alrededor de f1, pero con una potencia tan baja Pt que esta vibración decae muy rápidamente en todas las frecuencias excepto en la frecuencia de resonancia instantánea f2 del sistema debido al amortiguamiento.

Debido a la vibración del sistema vibratorio, el elemento sensor piezoeléctrico 40 también vibra de la misma manera y genera así una señal eléctrica de sensor S2, que contiene la información sobre el espectro de frecuencia de la vibración. La señal del sensor S2 se lee sin contacto desde el portaherramientas giratorio 10 mediante un equipo de lectura 130 a través de otro transformador, que consta de un bobinado primario 62 junto con un primer núcleo de ferrita 61 y un bobinado secundario 82 junto con un segundo núcleo de ferrita 81, y se transmite a un equipo de análisis 140a. El equipo de análisis 140a determina las frecuencias contenidas en el espectro de frecuencias de S2, de modo que en un dispositivo para determinar la frecuencia de resonancia 140b, que puede realizarse como parte del equipo de análisis 140a, la frecuencia del pico más grande del espectro (frecuencia principal) puede asignarse a la frecuencia de trabajo f1 y la frecuencia del pico más pequeño del espectro (frecuencia secundaria) puede asignarse a la frecuencia de resonancia f2. El equipo de lectura 130, el equipo de análisis 140a y el dispositivo para determinar la frecuencia de resonancia 140b también pueden combinarse para formar dos dispositivos o implementarse como un único dispositivo.

El valor de la frecuencia de resonancia f2 determinada se transmite a un primer equipo de control 150, que controla el generador 120 de manera que la frecuencia f1 de la señal de trabajo S1 se adapte al valor de la frecuencia de resonancia f2.

Alternativa o adicionalmente, el valor de la frecuencia de resonancia f2 determinada puede transmitirse a un segundo equipo de control 160, que controla el generador 120 de tal manera que la potencia P1 con la que se irradia la señal de trabajo S1 en el portaherramientas 10 se aumenta a una potencia P1' de tal manera que la amplitud de vibración mecánica se consigue incluso en el caso de excitación con f1#2, que se conseguiría como amplitud máxima en el caso de excitación con la frecuencia de resonancia f2.

De esta manera, la amplitud de vibración mecánica de la punta de la herramienta puede estabilizarse a un cierto valor, lo que tiene un efecto positivo en la precisión durante el mecanizado con la herramienta 90. Si la amplitud de vibración se estabiliza al valor máximo posible a una determinada potencia, también aumenta la eficacia del mecanizado de la pieza.

A través de una interfaz de usuario 170, un usuario del dispositivo puede controlar el primer equipo de control 150 y/o el segundo equipo de control 160 de manera que la señal de trabajo S1 se ajuste solo cuando lo ordene el usuario o cuando se produzca una condición predeterminada. El usuario también puede determinar que la señal de trabajo S1 se ajuste automáticamente a intervalos regulares o irregulares basándose en la última frecuencia de resonancia f2 determinada.

El generador 120, el equipo de lectura (o equipo de detección) 130, el equipo de análisis 140a y el primer equipo de control 150 pueden combinarse para formar un dispositivo 200 para emitir señales de salida y recibir señales de entrada, en cuyo caso una primera señal de salida de este dispositivo 200 corresponde a la señal de trabajo S1, una segunda señal de salida corresponde a la señal de prueba St, y una señal de entrada corresponde a la señal del sensor S2.

La fig. 6 muestra un diagrama de circuito de los componentes descritos anteriormente con un circuito de compensación ejemplar. Muestra el diagrama de circuito equivalente del accionamiento piezoeléctrico en el portaherramientas 10, del primer transformador 31-34 con el bobinado primario 32 a la izquierda y el bobinado secundario 34 a la derecha y el generador ultrasónico 120. En el lado de la máquina, un condensador 180 está conectado en paralelo con el transformador 31-34, cuyo valor puede modificarse mediante un relé 190 (no mostrado).

Dependiendo del desplazamiento de fase entre la tensión y la corriente, fluye potencia reactiva de ida y vuelta entre el generador 120 y el portaherramientas 10, que no realiza ningún trabajo mecánico y solo contribuye a calentar el sistema. La potencia reactiva puede compensarse mediante el condensador 180. Sin embargo, como la impedancia eléctrica compensada también tiene una respuesta en frecuencia, la compensación solo funciona suficientemente bien para pequeños cambios en la frecuencia de trabajo f1 si el valor del condensador 180 permanece constante. En caso de un gran cambio o una gran desviación de la frecuencia de resonancia f2 con respecto a la frecuencia de trabajo f1, el valor del condensador 180 se conmuta de manera correspondiente mediante un relé 190.

El circuito de compensación puede diseñarse como un circuito en paralelo, un circuito en serie o un circuito combinado de capacitancias y/o inductancias y puede conmutarse mediante un relé 190.

La presente invención no se limita a los ejemplos de realización descritos anteriormente, sino que los aspectos individuales o las características individuales de los ejemplos de realización descritos anteriormente pueden combinarse para proporcionar otros ejemplos de realización de la presente invención. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones.

Lista de signos de referencia

10 Portaherramientas

11 Sección de sujeción de la herramienta

12 Sección de transferencia

13 Elemento de fijación

20 Transductor ultrasónico

21 Primer elemento piezoeléctrico

30 Dispositivo de transferencia de energía

31 Primer núcleo de caparazón

32 Bobinado primario del primer transformador

33 Segundo núcleo de caparazón

34 Bobinado secundario del primer transformador

40 Elemento sensor piezoeléctrico como equipo sensor

43 Elemento aislante

50 Conexión de cables

60 Elemento transmisor

61 Primer núcleo de ferrita

62 Bobinado primario del segundo transformador

70 Perforación

80 Elemento receptor

81 Segundo núcleo de ferrita

82 Bobinado secundario del segundo transformador

90 Herramienta

100 Carcasa

110 Dispositivo de evaluación de la señal del sensor

120 Generador

130 Equipo de lectura / Dispositivo de detección

140a Equipo de análisis

140b Equipo para determinar la frecuencia de resonancia

150 Primer equipo de control

160 Segundo equipo de control

170 Interfaz de usuario

180 Condensador

190 Relé

200 Dispositivo para emitir señales de salida y recibir señales de entrada 51 Señal de trabajo/primera señal de salida

f1 Frecuencia de trabajo / primera frecuencia

P1, P1' Potencia de la señal de trabajo / primera potencia

St Señal de prueba / segunda señal de salida

Pt Potencia de la señal de prueba / segunda potencia

S2 Señal del sensor / señal de entrada

Frecuencia de resonancia

f21 Frecuencia de resonancia de la vibración libre

Frecuencia de resonancia durante el mecanizado

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta (90) puesta en vibración ultrasónica durante el mecanizado de una pieza, que comprende las etapas de

a) irradiar una señal de trabajo (S1) con una frecuencia de trabajo (f1) a través de un generador (120) en un portaherramientas (10) con la herramienta (90) para generar la vibración ultrasónica de la herramienta (90);

b) después de comenzar a mecanizar la pieza, irradiar una señal de prueba (St) con una frecuencia de prueba que varía alrededor de la frecuencia de trabajo (f1) a través del generador (120) hacia el interior del portaherramientas (10) c) generar una señal de sensor (S2) a partir de la vibración ultrasónica de la herramienta (90) mediante un equipo sensor (40) dispuesto en el portaherramientas (10)

d) leer la señal del sensor (S2) mediante un equipo de lectura (130);

e) descomponer la señal del sensor (S2) en un espectro de frecuencias, que tiene una frecuencia principal y una frecuencia secundaria, mediante un equipo de análisis (140a)

f) determinar la frecuencia principal del espectro de frecuencias a partir de la frecuencia de trabajo (f1) y determinar la frecuencia de resonancia (f2) a partir de la frecuencia secundaria del espectro de frecuencias; y

g) aumentar una amplitud de vibración de la vibración ultrasónica de la herramienta (90);

caracterizado porque

el mecanizado es un mecanizado de la pieza de trabajo

la señal de prueba (St) tiene una potencia (Pt) inferior a una potencia de la señal de trabajo (P1)

y el aumento de la amplitud de vibración de la vibración ultrasónica de la herramienta (90) se realiza mediante una o varias de las etapas siguientes

g2) aumentar la potencia de la señal de trabajo (P1) mediante un segundo equipo de control (160) basándose en una altura de un pico en el espectro de frecuencias a la frecuencia de trabajo (f1); y

g3) aumentar una amplitud de vibración de la señal de trabajo (S1) mediante un segundo equipo de control (160) basándose en una diferencia entre la frecuencia de trabajo (f1) y la frecuencia de resonancia medida (f2).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además la etapa de aumentar una amplitud de vibración de la vibración ultrasónica de la herramienta (90):

g1) ajustar la frecuencia de trabajo (f1) a la frecuencia de resonancia medida (f2) mediante un primer equipo de control (150),

y con la etapa adicional de:

(h) ajustar una tensión de salida del generador (120) para estabilizar la potencia durante el mecanizado.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que

las etapas d) a g1), las etapas d) a g2) o las etapas d) a g3) se repiten varias veces durante el mecanizado de la pieza con irradiación continua o casi continua de la señal de prueba (St) y variación continua o casi continua de la frecuencia de prueba, en cuyo caso

en la etapa g1) la adaptación de la frecuencia de trabajo (f1) a la última frecuencia de resonancia medida (f2) se realiza automáticamente o en la etapa g2) el aumento de la potencia de la señal de trabajo (P1) se realiza automáticamente basándose en la última altura medida del pico en el espectro de frecuencias a la frecuencia de trabajo (f1) o en la etapa g3) el aumento de la amplitud de vibración de la señal de trabajo (S1) se realiza automáticamente basándose en la última frecuencia de resonancia medida (f2).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que

en la etapa a), la señal de trabajo (S1) se irradia al portaherramientas (10) a través de una primera vía de transferencia; y

en la etapa d), la señal del sensor (S2) se transmite desde el equipo sensor (40) al equipo de lectura (130) a través de una segunda vía de transferencia, estando la segunda vía de transferencia eléctricamente aislada de la primera vía de transferencia; y/o

las etapas b) a f) se repiten durante el mecanizado de la pieza para monitorizar continuamente la frecuencia de resonancia (f2); y/o

la herramienta (90) se pone en rotación antes del inicio del mecanizado de la pieza; y/o con las etapas adicionales de compensar una potencia reactiva que fluye entre el generador (120) y el portaherramientas (10) mediante un circuito de compensación;

ajustar una compensación de potencia reactiva basándose en una diferencia entre la frecuencia de trabajo (f1) y la frecuencia de resonancia medida (f2), y en donde el ajuste de la compensación de potencia reactiva se realiza conmutando un relé (190).

5. Dispositivo para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta (90) puesta en vibración ultrasónica durante el mecanizado de una pieza, que comprende

- un portaherramientas (10) con la herramienta (90) para el mecanizado de la pieza,

- un generador (120) para irradiar una señal de trabajo (S1) con una frecuencia de trabajo (f1) en el portaherramientas (10) para generar la vibración ultrasónica de la herramienta y para irradiar una señal de prueba (St) con una frecuencia de prueba que varía alrededor de la frecuencia de trabajo (f1) y una potencia (Pt) inferior a una potencia de la señal de trabajo (P1) en el portaherramientas (10),

- un equipo sensor (40) dispuesto en el portaherramientas (10) para generar una señal de sensor (S2) a partir de la vibración ultrasónica de la herramienta (90)

- un equipo de lectura (130) para leer la señal del sensor (S2),

- un equipo de análisis (140a) para descomponer la señal del sensor (S2) en un espectro de frecuencias que tiene una frecuencia principal y una frecuencia secundaria, y - un equipo (140b) para determinar la frecuencia principal del espectro de frecuencias a partir de la frecuencia de trabajo (f1) y para determinar la frecuencia de resonancia (f2) a partir de la frecuencia secundaria del espectro de frecuencias;

- un segundo equipo de control (160) para aumentar la potencia de la señal de trabajo (P1) basándose en una altura de un pico en el espectro de frecuencias a la frecuencia de trabajo (f1) y/o basándose en una diferencia entre la frecuencia de trabajo (f1) y la frecuencia de resonancia medida (f2) para aumentar la amplitud de vibración de la vibración ultrasónica de la herramienta (90).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, con

- un primer equipo de control (150) para adaptar la frecuencia de trabajo (f1) a la frecuencia de resonancia medida (f2) para aumentar la amplitud de vibración de la vibración ultrasónica de la herramienta (90).

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 o 6, que comprende

- una interfaz de usuario (170) conectada al primero equipo de control (150) y/o al segundo equipo de control (160) para ajustar la frecuencia de trabajo (f1) o para aumentar la potencia de la señal de trabajo (P1) por un usuario del dispositivo.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 7, en el que

una primera vía de transferencia para la transferencia sin contacto de la señal de trabajo (S1) entre el generador (120) y el portaherramientas (10) está diseñada como un primer transformador (31-34), y

una segunda vía de transferencia para la transferencia sin contacto de la señal del sensor (S2) entre el portaherramientas (10) y el equipo de lectura (130) está diseñada como un segundo transformador (61, 62, 81, 82).

9. Dispositivo según la reivindicación 8, con

un circuito de compensación para compensar una potencia reactiva que fluye entre el generador (120) y el portaherramientas (10), y con

un relé (190) para ajustar la compensación de la potencia reactiva que fluye entre el generador (120) y el portaherramientas (10).

10. Máquina herramienta para el mecanizado de una pieza, que comprende

el dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 9, en el que

la máquina herramienta está configurada para medir una frecuencia de resonancia de una herramienta (90) puesta en vibración ultrasónica durante el mecanizado de una pieza de trabajo.

11. Dispositivo (200) para emitir señales de salida (S1, St) y recibir señales de entrada (S2), que comprende un generador (120) para generar simultáneamente una primera señal de salida (S1) con una primera frecuencia (f1) y una primera potencia (P1) y una segunda señal de salida (St) con una segunda frecuencia variable y una segunda potencia (Pt),

un equipo de detección (130) para detectar una señal de entrada (S2),

un equipo de análisis (140a) para descomponer la señal de entrada (S2) en un espectro de frecuencias que tiene una frecuencia principal y una frecuencia secundaria

un equipo (140b) para determinar la frecuencia principal del espectro de frecuencias a partir de la primera frecuencia (f1) y para determinar una frecuencia de resonancia (f2) a partir de la frecuencia secundaria del espectro de frecuencias, y

un segundo equipo de control (160) para aumentar la primera potencia (P1) de la primera señal de salida (S1) basándose en la altura de un pico en el

espectro de frecuencias a la frecuencia principal y/o basándose en una diferencia entre la frecuencia principal y la frecuencia de resonancia detectada (f2).

12. Dispositivo según la reivindicación 11, que comprende

un primer equipo de control (150) para adaptar la primera frecuencia (f1) de la señal de salida (S1) a la frecuencia de resonancia determinada (f2).

13. Dispositivo (200) según una de las reivindicaciones 11 a 12, que comprende

una interfaz de usuario (170) conectada al primer equipo de control (150) y/o al segundo equipo de control (160) para ajustar la primera frecuencia (f1) o para aumentar la primera potencia (P1) por un usuario del dispositivo.

14. Máquina herramienta para el mecanizado de una pieza mediante una herramienta (90) puesta en vibración ultrasónica, que comprende

el dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 13, en cuyo caso

la máquina herramienta está configurada para ajustar una frecuencia de la vibración ultrasónica de la herramienta (90) basándose en una frecuencia de resonancia medida de la herramienta (90) puesta en vibración ultrasónica.