ES2280997T3 - Procedimiento y sistema para verificar la posicion de una pieza mecanica con un haz de luz. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para verificar la posición de una pieza mecánica (2) a lo largo de por lo menos una dirección de verificación (X) por medio de un aparato (1) que incluye un dispositivo (6) para la generación de un haz de luz (7) a lo largo de una trayectoria (Y) transversal a dicha dirección de verificación (X), un sensor (8) para detectar la interrupción del haz de luz (7) y dispositivos (3) para causar desplazamientos mutuos entre la pieza mecánica (2) y el haz de luz (7) a lo largo de dicha dirección de verificación (X) y a lo largo de una dirección de inspección (Z) transversal a la dirección de verificación (X), el procedimiento estando caracterizado por los pasos siguientes: - identificación (19) de un primer intervalo lineal (X1) y un segundo intervalo lineal (Z1) de las posiciones mutuas entre la pieza mecánica (2) y el haz de luz (7) a lo largo de la dirección de verificación (X) y, respectivamente, la dirección de inspección (Z), dicho primer intervalo lineal (X1) y dicho segundo intervalo lineal (Z1) definiendo un área de verificación (13) de la pieza mecánica (2), - control de una secuencia de desplazamientos de verificación entre la pieza mecánica (2) y el haz de luz (7), incluyendo - desplazamientos (29) para llevar el haz de luz (7) a posiciones de inspección (Pi; P1-P4) del primer intervalo lineal (X1), y - en dichas posiciones de inspección (Pi; P1-P4), movimientos de inspección lineal (30) a lo largo de dicha dirección de inspección (Z).
Description
Procedimiento y sistema para verificar la
posición de una pieza mecánica con un haz de luz.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para verificar la posición de una pieza mecánica a lo
largo de por lo menos una dirección de verificación de un aparato
que incluye un dispositivo para la generación mediante un haz de
luz a lo largo de una trayectoria transversal a la dirección de
verificación, un sensor para detectar la interrupción del haz de
luz y dispositivos para causar los desplazamientos mutuos entre la
pieza mecánica y el haz de luz a lo largo de la dirección de
verificación y a lo largo de una dirección de inspección
transversal a la dirección de verificación. Esta invención también
se refiere a un sistema para la verificación de la posición de una
herramienta acoplada en la torreta de una
máquina-herramienta.
Los aparatos para verificar automáticamente la
posición o la integridad de las herramientas se utilizan a menudo
en las máquinas-herramienta de diversos tipos tales
como, por ejemplo, centros de mecanizado de control numérico en
donde la condición de las herramientas se puede verificar durante el
transcurso de la fase real de mecanización, cuando la herramienta
está acoplada en el husillo giratorio.
Los aparatos y los procedimientos conocidos
realizan las verificaciones de este tipo, es decir, determinan la
presencia, la posición, las dimensiones y las posibles rupturas de
las herramientas, utilizando palpadores que están en contacto con
las herramientas, o sistemas sin contacto tales como, por ejemplo,
sistemas ópticos que emplean rayos o haces de luz.
La patente americana US Nº
US-A-3912925 describe una máquina de
taladrar en la cual dispositivos para la verificación de la
integridad de las herramientas utilizan haces de luz transversales
con un grosor limitado. Los haces son sustancialmente coplanares
con la dirección de avance de las herramientas. Se detecta la
ausencia de interrupción de un haz de luz en una posición específica
de la herramienta y se notifica una condición anómala de la
herramienta.
Diferentes aplicaciones de sistemas ópticos u
optoelectrónicos para verificar la posición y/o las dimensiones de
herramientas no giratorias con perfiles no conocidos con precisión
a priori presentan problemas específicos. Este es el caso,
por ejemplo, cuando se verifican herramientas colocadas en el
soporte de la herramienta ("torreta") de un torno y se requiere
verificar con precisión la posición del filo de estas
herramientas.
Un problema específico aparece siempre que no se
pueden utilizar dispositivos caros y delicados con sensores
lineales gruesos que utilizan un haz de luz igualmente grueso que
permita detectar y analizar el perfil entero de la herramienta (por
ejemplo sistemas de "selección del perfil") y se desea utilizar
aparatos en los cuales se detecta simplemente la interrupción de un
haz de luz (por ejemplo un rayo láser) con un grosor limitado. El
problema propuesto es encontrar la disposición correcta entre la
herramienta y el haz de luz que permita a la primera interferir con
el segundo en la dimensión significativa que se va a verificar, ya
que no es conocida a priori la posición de la dimensión
significativa a lo largo de todo el perfil de la herramienta.
Una solución propuesta, por ejemplo, en la
patente Nº US-A-3749500 (figura 17,
columna 16, líneas 4-21), sobre la cual se basan
los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 11, es disponer el
aparato optoelectrónico de tal manera que el haz descanse en el
plano que incluye el perfil de la herramienta que se va a verificar,
sustancialmente perpendicular a la dirección de la dimensión que se
va a verificar. En muchos casos esta solución posible no es
aplicable por razones de insuficiente espacio disponible. Además,
una solución de este tipo no es realmente flexible porque no
permite llevar a cabo verificaciones de diferentes herramientas -por
ejemplo, herramientas montadas en posiciones diferentes sobre la
misma torreta- el perfil significativo de las cuales, esto es el
perfil, que incluye el filo que se va a verificar, descansa en
planos diferentes. Por lo tanto, es necesario añadir complejidad al
sistema previendo la posibilidad de desplazar el haz
perpendicularmente a los planos de los perfiles o viceversa e
identificar la posición correcta realizando un rastreo adicional en
dicha dirección.
Adicionalmente, las verificaciones que permite
realizar la solución descrita en la patente Nº
US-A-3749500 están limitadas a una
única dirección a lo largo del plano del perfil significativo, esto
es perpendicular al haz de luz. Esto significa impedir, a menos que
se disponga de una pluralidad de haces de luz de otros modos, las
verificaciones de herramientas con filos que incluyan -como ocurre a
menudo-áreas de trabajo conceptualmente puntiformes con diferentes
orientaciones a lo largo del plano del perfil significativo.
Por lo tanto, se prefiere recurrir a una
disposición diferente del aparato optoelectrónico, en la cual el
haz de luz descansa en una dirección transversal (más
particularmente, una dirección perpendicular) al plano del perfil de
la herramienta.
La figura 1 muestra esquemáticamente una vista
en sección transversal a lo largo del plano X-Z de
una pieza mecánica U que incluye un punto extremo C, a lo largo de
la dirección X, la posición de la cual se va a verificar a lo largo
de la misma dirección X (dirección de verificación). La figura 1
también muestra la vista en sección transversal a lo largo del
mismo plano X-Z de un haz de luz R dispuesto a lo
largo de una dirección Y perpendicular al plano
X-Z. La pieza mecánica U representa
esquemáticamente, por ejemplo, una herramienta montada en la
torreta de un torno que incluye, en una posición a lo largo del
plano X-Z no conocida a priori, un filo C, la
posición del cual se va a localizar a lo largo de la dirección
X.
Un procedimiento de realizar la verificación
prevé la identificación de la tendencia del perfil B -no conocida
a priori- de la pieza U a lo largo del plano transversal,
mediante un rastreo de puntos del perfil. Si la herramienta que se
va a verificar está colocada en la torreta de un torno, el rastreo
se realiza, por ejemplo, desplazando la torreta a lo largo de las
direcciones X y Z de acuerdo con secuencias de un tipo conocido,
detectando las interrupciones del haz de luz R en una pluralidad de
puntos del perfil B y realizando los procesamientos, también de
tipo conocido, que incluyen, por ejemplo, interpolaciones para
localizar puntos del perfil B que no "han entrado en contacto"
con el haz R.
Este procedimiento conocido puede dar problemas
de fiabilidad ligados al intervalo de rastreo seleccionado, el tipo
de rastreo (mayor o menor número de puntos que se van a verificar y
por consiguiente mayor o menor tiempo implicado) y los
procesamientos consiguientes necesarios. De hecho, una detección
imprecisa o incompleta del perfil puede causar -en el ejemplo
anteriormente mencionado- la identificación perdida del punto C de
máxima extensión en la dirección X, la posición del cual se tiene
que verificar.
En cualquier caso, el procedimiento conocido
consume tiempo e implica procesamientos complejos.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento y un sistema para la verificación de
la posición de una herramienta, más específicamente el filo de una
herramienta el perfil de la cual no es conocido a priori,
que sea simple y fiable, superando las desventajas que presentan los
sistemas y los procedimientos conocidos.
Este y otros objetos y ventajas se consiguen
mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la
reivindicación 11 y mediante un sistema de acuerdo con la
reivindicación 13.
Entre las ventajas que proporciona el
procedimiento de acuerdo con la presente invención y el sistema
asociado, están la remarcable rapidez de verificaciones fiables y
la posibilidad de identificar -por medio del mismo aparato y de un
modo extremadamente simple y rápido- la posición de las áreas de
trabajo de la herramienta, es decir, los puntos del filo orientados
para realizar los mecanizados a lo largo de diferentes
direcciones.
La invención se describirá ahora con referencia
a las hojas adjuntas de dibujos, proporcionados a título de ejemplo
no limitativo, en los que:
La figura 1 es una representación esquemática y
parcial de una pieza mecánica que se va a verificar por medio de un
procedimiento de acuerdo con la invención;
la figura 2 muestra de una forma simplificada
una aplicación en una máquina-herramienta que
implanta un sistema de acuerdo con la invención;
la figura 3 es una vista a mayor escala y
parcial de una herramienta de la máquina-herramienta
de la figura 2, a lo largo de la dirección Y en la figura 2;
la figura 4 muestra un diagrama de bloques que
representa los diversos pasos de un procedimiento de acuerdo con la
invención; y
la figura 5 es una vista adicionalmente a mayor
escala y parcial de la herramienta representada en la figura 3,
incluyendo una representación gráfica de una secuencia de los
desplazamientos en un procedimiento de verificación de acuerdo con
invención.
La figura 2 ilustra, de una forma muy
esquemática, un sistema de verificación que incluye un aparato
optoelectrónico 1 en el transcurso de la verificación de una pieza
mecánica 2, más específicamente una herramienta colocada en una
torreta 3 de un torno 4 al cual está acoplado el aparato 1.
Típicamente, la torreta 3 transporta otras herramientas, no
mostradas en la representación esquemática de la figura 1. El
aparato 1 incluye un emisor 6, es decir, un dispositivo para la
generación de un haz de luz 7, por ejemplo un rayo láser, a lo largo
de una trayectoria transversal substancialmente paralela a la
dirección Y y un receptor 8, es decir, un sensor, dispuesto a lo
largo de dicha trayectoria, que detecta la recepción correcta del
haz de luz 7 o la ausencia de recepción de la luz debido a la
interrupción del haz 7. Una unidad de procesamiento 9 está
eléctricamente conectada al emisor 6 y al receptor 8. El sistema
incluye una unidad de control 10, conectada a la unidad de
procesamiento 9, para controlar de un modo conocido, por medio de la
activación adecuada de dispositivos también conocidos y no
ilustrados en la figura, los movimientos de mecanización del torno 4
en el plano X-Z de la torreta 3 que transporta la
herramienta 2. Con fines de simplificar y por la razón de que
sobrepasa el objeto de la presente invención, no se ilustra un
husillo de un tipo conocido que sostiene una pieza que se va a
verificar dispuesta, por ejemplo, en la dirección Y.
El contorno de la superficie o el perfil de la
herramienta 2 en el plano X-Z se representa a mayor
escala en la figura 3, en donde un área de verificación 13 de la
posición de la herramienta 2 está delimitada por un primer
intervalo lineal X1 y un segundo intervalo lineal Z1. El primer
intervalo lineal X1 y el segundo intervalo lineal Z1 a lo largo de
la dirección de verificación X y una dirección de inspección Z,
respectivamente, están definidos sobre la base de las dimensiones
nominales aproximadamente conocidas de la herramienta 2 y delimitan
las posiciones mutuas que pueden adoptar la herramienta 2 y el haz
de luz 7 en el transcurso de la verificación, como se describe a
continuación. La disposición correcta y las dimensiones del área 13
están definidas en una fase inicial del ciclo de verificación, como
también se describirá a continuación.
Los bloques del diagrama de la figura 4 se
refieren a un proceso para la verificación de la posición de un
área de trabajo 11 de la herramienta 2 a lo largo de la dirección X.
De un modo totalmente análogo y simétrico -no descrito a
continuación - se implanta la verificación de la posición de un área
de trabajo 12 de la herramienta 2 a lo largo de la dirección Z. Los
diversos pasos del proceso y los movimientos mutuos entre la
herramienta 2 y el haz de luz 7 se pueden verificar, por ejemplo,
mediante la unidad de control 10.
El significado de los bloques representados en
la figura 4 se describe brevemente a continuación.
Bloque 18 - arranque del ciclo de
verificación;
bloque 19 - adquisición, por ejemplo por medio
de la unidad de control 10 del torno 4, de los datos relativos al
valor de la tolerancia W y de las dimensiones nominales aproximadas
de la herramienta 2 y el consiguiente ajuste del área de
verificación 13;
bloque 20 - desplazamientos entre la herramienta
2 y el haz 7 para llevar al último a un primer vértice previamente
determinado 14 del perímetro del área de verificación 13;
bloque 21 - comprobación de la interrupción o la
ausencia de interrupción del haz 7 en el vértice 14;
bloque 22 - modificaciones del área de
verificación 13 y de la disposición mutua de la herramienta 2 y el
haz 7;
bloque 23 - desplazamientos entre la herramienta
2 y el haz 7 a lo largo del perímetro del área de verificación 13
empezando a partir de un vértice (14, 15, 16);
bloque 24 - comprobación relativa a si se ha
alcanzado el vértice subsiguiente (15, 16, 17);
bloque 25 - comprobación de la interrupción del
haz 7;
bloques 26 y 27 - comprobaciones para la
determinación de si el desplazamiento en progreso es el último
previsto (entre los vértices 16 y 17);
bloque 28 - ajuste inicial de los parámetros del
proceso, es decir, el indicador T0 del resultado de la verificación
inmediatamente anterior, el indicador V del sentido del siguiente
desplazamiento a lo largo de la dirección de verificación X,
cantidad D del siguiente desplazamiento, además del valor de un
factor de reducción FR de los desplazamientos subsiguientes a lo
largo de la dirección de verificación X;
bloque 29 - desplazamientos entre la herramienta
2 y el haz de luz 7 para llevar el haz 7 a una posición de
inspección determinada Pi; este desplazamiento incluye una
componente a lo largo de la dirección de verificación X de una
cantidad D en el sentido V;
bloque 30 - movimientos de inspección lineal
entre la herramienta 2 y el haz 7 a lo largo de la segunda dirección
Z en el intervalo lineal Z1;
bloque 31 - comprobación para la determinación
de si se ha completado el movimiento de inspección en todo el
intervalo lineal Z1;
bloque 32 - comprobación para la determinación
de la interrupción del haz 7 en el transcurso del movimiento de
inspección;
bloque 33 - indicación de la ausencia de
interrupción del haz 7 en el transcurso del movimiento de inspección
(T=0);
bloque 34 - indicación de la interrupción del
haz 7 en el transcurso del movimiento de inspección (T=1);
bloque 35 - comparación entre los valores de los
indicadores T y T0;
bloque 36 - confirmación del sentido V del
siguiente desplazamiento a lo largo de la dirección de verificación
X;
bloque 37 - comprobación para la determinación
del final de una fase de búsqueda sobre la base de una comparación
entre el valor de la tolerancia W y la distancia D entre posiciones
mutuas recientes entre el haz 7 y la herramienta 2 en la dirección
X;
bloque 38 - inversión del sentido V del
siguiente desplazamiento a lo largo de la dirección de verificación
X;
bloque 39 - actualización de algunos parámetros
(T0\leftarrowT; D\leftarrowD/FR);
bloque 40 - comparación entre la posición de
inspección PN del haz 7 en la dirección de verificación X al final
de la fase de búsqueda y una posición correspondiente definida en
una fase de calibración;
bloque 41 - fin del ciclo de verificación.
La verificación de la posición del área de
trabajo 11 de la herramienta 2 a lo largo de la dirección X
siguiendo el proceso de la figura 4, que representa una posible
forma de realización de un procedimiento de acuerdo con la presente
invención, ocurre del modo siguiente.
Primero (bloque 19), dependiendo de los valores
de las dimensiones nominales aproximadas de la herramienta 2 y de
la disposición conocida de la herramienta 2 en la torreta 3 con
respecto al sistema de referencia de la
máquina-herramienta, se definen el primer intervalo
lineal X1 y el segundo intervalo lineal Z1 que localizan el área de
verificación 13 dentro de la cual están limitados los
desplazamientos de verificación entre la herramienta 2 y el haz
7.
Entonces sigue una fase de verificación
preliminar para la verificación de si los intervalos lineales
establecidos (X1 y Z1) permiten la realización correcta de la
verificación. A fin de hacer esto, la herramienta 2 y el haz 7 se
desplazan una con respecto al otro (bloque 20) a fin de llevar al
último a un vértice 14 del rectángulo que delimita el área 13. Si
se observa la interrupción del haz 7 (bloque 21) en el vértice 14,
esto significa que el área de verificación 13 no ha sido
seleccionada correctamente. Como consecuencia, la fase preliminar
se interrumpe, los desplazamientos de la herramienta 2 se controlan
para llevar el haz 7 a una posición definitivamente en el exterior
del área 13 y se establecen nuevos intervalos lineales X1 y Z1
(bloque 22). Si no se observa la interrupción del haz 7, los
desplazamientos lineales mutuos (bloque 23) se controlan en
secuencia para llevar el haz 7 desde un vértice (14, 15, 16) hacia
el subsiguiente (15, 16, 17) a lo largo de los lados del rectángulo
que delimita el área 13. En cada desplazamiento se verifica si ha
sido alcanzado el vértice subsiguiente (bloque 24). La fase
preliminar se interrumpe y los límites del área de verificación 13
se vuelven a ajustar (bloque 22) siempre que ocurran anomalías. Las
anomalías están señalizadas por interrupciones del haz 7 en el
transcurso de los desplazamientos hacia los vértices 15 y 16
(bloques 25 y 27) o, en el último desplazamiento previsto -es
decir, un movimiento de inspección en la dirección Z empezando a
partir del vértice 16- por la ausencia de interrupción del haz 7 y
porque se alcanza el vértice 17 (bloques 24 y 26). La fase de
verificación preliminar por otra parte termina positivamente cuando
el haz 7 es interrumpido correctamente en el transcurso del
movimiento de inspección que empieza a partir del vértice 16 (bloque
27).
Entonces se establecen los valores iniciales o
absolutos de algunos parámetros utilizados en la fase de
verificación real subsiguiente (bloque 28). Los parámetros se
describen brevemente a continuación.
T0: indica el resultado de la inspección
inmediatamente anterior con respecto a la que está en progreso, es
decir, indica si, en el transcurso del movimiento de inspección
anterior entre la herramienta 2 y el haz 7 (a la que se refiere la
siguiente explicación) ha ocurrido (T0=1) o no ha ocurrido (T0=0) la
interrupción del último. Primero se establece T0, por ejemplo, al
valor 1, también sobre la base de la conclusión de la fase de
verificación.
V: indica el sentido del siguiente
desplazamiento mutuo entre la herramienta 2 y el haz 7 (al que se
refiere la siguiente explicación) en la medida en que concierne al
componente de la dirección de verificación X. Con referencia a la
figura 3, V=1 y V=0 indican, por ejemplo, desplazamientos hacia la
derecha y hacia la izquierda, respectivamente. Primero se establece
V, por ejemplo, al valor 1.
D: es la cantidad del desplazamiento a lo largo
de la dirección X a la cual se refiere V. Primero se establece D,
por ejemplo, a un valor que corresponde a la longitud del intervalo
X1 reducido por el factor de reducción FR (descrito a
continuación).
FR: es el factor de reducción relativo a cada
desplazamiento en la dirección X que sigue en la secuencia de
verificación. En general, es un valor fijo. En el ejemplo descrito
aquí FR=2, es decir, la cantidad del desplazamiento a lo largo de X
se divide por dos cada vez con respecto al desplazamiento anterior a
lo largo de la misma dirección X.
La fase de búsqueda de la posición del área de
trabajo 11 de la herramienta 2 prevé una secuencia de
desplazamientos de verificación entre la herramienta 2 y el haz 7
empezando a partir de la posición adoptada al final de la fase
preliminar en la cual el haz 7 está en un punto en el lado definido
por los vértices 16 y 17 que delimitan el primer intervalo lineal
X1. Hay que observar que, en la presente descripción, la fase de
búsqueda se distingue de la fase preliminar descrita antes con
referencia a los bloques 20-27 para describir más
claramente un procedimiento de acuerdo con la invención. La fase de
búsqueda realmente sigue a la fase preliminar con una continuidad
sustancial.
Un desplazamiento (bloque 29) entre la
herramienta 2 y el haz 7 hacia una posición mutual determinada se
controla de forma que el haz 7 se desplace hasta una posición de
inspección determinada Pi en el lado inferior (con referencia a la
disposición representada en la figura 3) del área de verificación
13, a una distancia a lo largo del eje X determinada sobre la base
de los parámetros V y D. Más específicamente, el sentido V y la
cantidad D del primer desplazamiento en la dirección X con respecto
al vértice 16 son aquellos establecidos anteriormente (V=1;
D=X1/FR=X1/2).
En la posición de inspección Pi en el intervalo
X1, un movimiento de inspección lineal está controlado (bloque 30)
a lo largo de la dirección Z y se interrumpe cuando ocurre uno de
los siguientes casos (i) se alcanza el lado opuesto del área de
verificación 13 cuando el haz 7 se ha desplazado, en el movimiento
lineal, el intervalo completo Z1 (bloque 31); o (ii) se interrumpe
el haz 7 señalado por el aparato optoelectrónico 1 (bloque 32). El
caso por lo que respecta a que ha ocurrido la interrupción (T=1,
bloque 34) o la ausencia de interrupción (T=0, bloque 33) del haz 7
se compara (bloque 35) con el caso correspondiente que ha ocurrido
en la inspección inmediatamente anterior, indicada mediante el
parámetro T0 y, dependiendo de si el caso ha ocurrido o no
repetidamente, el sentido en el cual ocurrirá el subsiguiente
desplazamiento a lo largo de la dirección X se mantiene
(V\leftarrowV, bloque 36) o se invierte (V\leftarrowinvV, bloque
38), respectivamente.
Los valores de algunos parámetros se actualizan
(T0\leftarrowT, D\leftarrowD/FR=T1/4, bloque 39) y la secuencia
de verificación se repite empezando a partir de un desplazamiento
nuevo (bloque 29) entre la herramienta 2 y el haz 7 hacia una
posición mutua determinada nueva, de tal modo que el haz 7 se
desplaza a una posición de inspección nueva Pi en el lado inferior
del área de verificación 13, a una distancia de la posición de
inspección anterior establecida sobre la base de los valores de los
parámetros V y D. Un nuevo movimiento de inspección lineal (bloque
30) a lo largo de la dirección Z se controla en la posición de
inspección nueva Pi en el intervalo X1.
La secuencia de los desplazamientos de
verificación termina cuando, después de haber verificado que
T\neqT0 (bloque 35), la distancia D entre la posición actual y la
anterior del haz 7 en el intervalo X1, más específicamente la
posición inmediatamente anterior, es inferior que el valor de la
tolerancia previamente fijada W (bloque 37).
La posición de inspección final PN adoptada por
el haz de luz 7 en el intervalo lineal X1 al final de la secuencia
de los desplazamientos de verificación se compara con la posición
correspondiente detectada en una fase de calibración anterior en
una pieza patrón para determinar la posición del área de trabajo 11
de la herramienta 2 que se va a verificar (bloque 41). La
calibración se realiza de un modo conocido para correlacionar la
posición absoluta de los ejes de la máquina del torno 4 con los del
área 11 que se va a verificar en un sistema de referencia adecuado.
Si es conocida la posición de la pieza patrón con respecto a los
ejes de la máquina, se puede realizar un proceso de calibración
posible, no descrito detalladamente aquí con el fin de simplificar,
sobre la pieza patrón de un modo sustancialmente idéntico con
respecto al descrito con referencia a los bloques
19-39 del diagrama representado en la figura 4.
Entonces, a partir de la posición del área de
trabajo 11 y sabiendo, como se ha mencionado anteriormente, la
disposición de la herramienta 2 en la torreta 3 con respecto al
sistema de referencia de la máquina-herramienta, se
pueden determinar las dimensiones de la herramienta 2 en la
dirección de verificación X.
En la figura 5 el área de verificación 13 está
adicionalmente a mayor escala y se representan los movimientos de
inspección lineal a lo largo de dirección Z (con líneas continuas) y
los desplazamientos con la componente en la dirección X (con líneas
de trazos). En el ejemplo ilustrado en la figura 5, se supone que el
valor de la tolerancia W es igual a un décimo de la amplitud del
intervalo X1 (X1/10). Este valor se ha escogido sólo con fines de
simplificar la explicación del ciclo, y es definitivamente mayor que
un valor de tolerancia real. Adicionalmente, también con el fin de
simplificar la explicación, se informan los movimientos del haz de
luz 7 en el área de verificación 13, mientras en las aplicaciones
reales el haz 7 está generalmente estacionario con respecto a la
bancada de la máquina-herramienta 4 (figura 2) y la
torreta 3, que transporta la herramienta 2 (a la cual está asociada
el área 13), realiza los movimientos en el plano
X-Z. Esto corresponde con la esencia del
procedimiento que incluye, de acuerdo con la invención, movimientos
mutuos entre la herramienta 2 y el haz 7.
Con referencia a la figura 5 y a la orientación
representada en la misma, al final de la fase preliminar para la
verificación del área de verificación 13 (bloques 25 y 27), el haz 7
interfiera con la herramienta 2 en el lado entre los vértices 16 y
17 que delimitan el intervalo lineal X1. El haz 7 es llevado de
vuelta al lado inferior del área de verificación 13 desplazado
hacia la derecha con respecto al vértices 16 (V=1, bloque 28) la
cantidad D=X1/2 hasta la posición de inspección P1 (bloque 29) en
donde se controla un movimiento de inspección hacia arriba en la
dirección Z (bloque 30). Puesto que se detecta otra vez la
interrupción del haz 7, tiene lugar un desplazamiento nuevo hacia
abajo y, en el intervalo X1, hacia la derecha en una cantidad que
es la mitad con respecto a la anterior (D=X1/4), hasta la posición
de inspección P2. El siguiente movimiento de inspección en P2 causa
un caso diferente, esto es, el alcance de un punto P2' en el extremo
opuesto del intervalo Z1, en el lado superior del área de
verificación 13 (bloques 31, 33). Puesto que T(=0)\neq
T0(=1) (bloque 35), el sentido del desplazamiento a lo largo de X
se invierte (V\leftarrowinvV = 0, bloque 38) y el haz 7 es
llevado de vuelta al lado inferior del área de verificación 13
desplazado hacia la izquierda con respecto a P2 la cantidad D =
(X1/4)/2 = X1/8 hasta la posición de inspección P3. En el movimiento
de inspección subsiguiente en P3, el caso cambia otra vez
(interrupción del haz 7) y por lo tanto el sentido V del
desplazamiento subsiguiente cambia otra vez (V\leftarrowinvV = 1,
bloque 38) en el lado inferior del área 13 y hacia la derecha,
hasta la posición de inspección P4 que está distante de P3 en la
dirección de verificación X la cantidad D = (X1/8)/2 = X1/16. Un
movimiento de inspección nuevo termina cuando el haz 7 alcanza el
lado superior del área de verificación 13, en el punto P4'(bloques
31, 33). Puesto que T \neq T0 (bloque 35) y D < W (X1/16 <
X1/10, bloque 37), termina la secuencia de los desplazamientos de
verificación y se determina la posición del área de trabajo 11
(bloque 41) sobre la base de la posición de inspección final PN = P4
en el intervalo lineal X1.
El ejemplo ilustrado muestra claramente cómo se
encuentra la posición del área de trabajo 11 por medio de una serie
limitada de rastreos en la dirección de inspección transversal Z en
las posiciones de inspección a lo largo de la dirección de
verificación X a distancias D progresivamente decrecientes unas con
respecto a las otras en una secuencia que converge hacia la
posición buscada. Como ya se ha mencionado en el ejemplo ilustrado
con referencia a la figura 5, el valor de la tolerancia W ha sido
escogido de un orden de magnitud diferente con respecto a lo que se
requiere normalmente y los desplazamientos a lo largo de la
dirección de verificación X, requeridos para completar el ciclo de
verificación, se limitan a cuatro. En cualquier caso el ejemplo
demuestra claramente lo rápidamente que la secuencia de posiciones
de inspección Pi a lo largo de la dirección de verificación X
converge hacia la posición buscada PN. En un ejemplo real, en el que
el intervalo X1 es de unos pocos milímetros y el valor de la
tolerancia W es de unas pocas micras, los movimientos de inspección
necesarios generalmente son iguales o ligeramente superiores a
diez.
El proceso descrito representa sólo un ejemplo
de un procedimiento de verificación de acuerdo con la invención que
prevé muchas variantes posibles. Por ejemplo, la secuencia de los
desplazamientos de verificación puede empezar a partir de una
posición mutua que difiere de la descrita (esto es, determinada en
la fase de verificación preliminar), en caso de que, por ejemplo,
la fase de verificación sea innecesaria o se realice en otro momento
en el tiempo. Además, la secuencia de los desplazamientos de
verificación se puede parar sobre la base del resultado de una
prueba diferente, por ejemplo la comparación de la tolerancia
establecida W no con la distancia D entre las dos últimas
posiciones de inspección consecutivas Pi en las cuales han ocurrido
casos opuestos, sino con la distancia entre la posición de
inspección actual Pi y la última posición de inspección Pi en la
cual ha ocurrido el caso opuesto al actual, sin tener en cuenta la
comparación entre los casos relativos a las dos últimas posiciones
de inspección consecutivas Pi.
Otras variantes pueden contemplar la
implantación de los desplazamientos. Sólo como un ejemplo, se citan
tres posibles aspectos que difieren con respecto a lo que ha sido
descrito ilustrado hasta ahora.
- Se puede escoger un factor de reducción FR
distinto de 2, por ejemplo puede ser 3, o se puede suponer un valor
que varíe en el transcurso del ciclo de verificación, para tener en
cuenta la secuencia de los casos que van a tener lugar. Sin
embargo, el factor de reducción FR se escoge de tal modo que la
sucesión de las posiciones de inspección Pi en la dirección de
verificación X converge a la posición del área de trabajo, la
posición de la cual se tiene que verificar.
- Las posiciones de inspección Pi en el
intervalo X1 pueden estar en el lado superior (de acuerdo con la
disposición representada en las figuras) del área de verificación
13, o alternativamente en el lado inferior y en el lado superior.
Esta última solución se puede aplicar ventajosamente, por ejemplo,
además de que ocurra el caso de acuerdo con el cual no se detecta
la interrupción del haz 7. En este caso, en el ejemplo de la figura
5, el haz 7 está desplazado del punto P2' a un punto más próximo P3'
en el lado superior del área 13 que corresponde, en el intervalo
X1, a la posición de inspección P3, mientras ocurre el movimiento de
inspección lineal subsiguiente en la dirección Z (bloque 30), como
consecuencia, hacia abajo.
- Los desplazamientos que siguen a los
movimientos de inspección ocurren, en el ejemplo representado en la
figura 5, con movimientos interpolados que incluyen componentes a lo
largo de ambas direcciones X y Z ("movimientos en dientes de
sierra"). Evidentemente ésta no es la única solución posible y
los desplazamientos pueden ocurrir en dos fases distintas (por
ejemplo: volver al lado del área de verificación mediante un
movimiento a lo largo de Z, seguido por un movimiento lineal a lo
largo de X hasta la posición de inspección Pi).
Como se ha descrito anteriormente, la
descripción y las figuras se refieren a la verificación de la
posición a lo largo del eje X. Siguiendo un proceso idéntico, es
posible verificar posiciones de áreas de trabajo a lo largo de la
dirección Z (área 12 en la figura 3) o a lo largo de otras
direcciones transversales al plano X-Z.
Esto es particularmente ventajoso ya que permite
llevar a cabo una verificación completa de los filos de las
herramientas para verificar puntos asociados, o bien áreas de
trabajo, orientados en diferentes direcciones. En el ejemplo
representado de forma simplificada en la figura 3, ambas áreas de
trabajo 11 y 12 pueden ser, por ejemplo, verificadas en secuencia
simple y rápidamente.
Un procedimiento de acuerdo con la invención
permite la verificación de diferentes tipos de herramientas en
distintas aplicaciones y en piezas mecánicas generales de diversos
tipos (por ejemplo, piezas de trabajo antes o después del
mecanizado).
Claims (13)
1. Procedimiento para verificar la posición de
una pieza mecánica (2) a lo largo de por lo menos una dirección de
verificación (X) por medio de un aparato (1) que incluye un
dispositivo (6) para la generación de un haz de luz (7) a lo largo
de una trayectoria (Y) transversal a dicha dirección de verificación
(X), un sensor (8) para detectar la interrupción del haz de luz (7)
y dispositivos (3) para causar desplazamientos mutuos entre la
pieza mecánica (2) y el haz de luz (7) a lo largo de dicha dirección
de verificación (X) y a lo largo de una dirección de inspección (Z)
transversal a la dirección de verificación (X), el procedimiento
estando caracterizado por los pasos
siguientes:
siguientes:
- identificación (19) de un primer intervalo
lineal (X1) y un segundo intervalo lineal (Z1) de las posiciones
mutuas entre la pieza mecánica (2) y el haz de luz (7) a lo largo de
la dirección de verificación (X) y, respectivamente, la dirección
de inspección (Z), dicho primer intervalo lineal (X1) y dicho
segundo intervalo lineal (Z1) definiendo un área de verificación
(13) de la pieza mecánica (2),
- control de una secuencia de desplazamientos
de verificación entre la pieza mecánica (2) y el haz de luz (7),
incluyendo
- -
- desplazamientos (29) para llevar el haz de luz (7) a posiciones de inspección (Pi; P1-P4) del primer intervalo lineal (X1), y
- -
- en dichas posiciones de inspección (Pi; P1-P4), movimientos de inspección lineal (30) a lo largo de dicha dirección de inspección (Z),
- detección (31-34) de la
interrupción o de la ausencia de interrupción del haz de luz (7) en
el transcurso de dichos movimientos de inspección lineal a lo largo
de la dirección de inspección (Z) y por consiguiente la selección
(35, 36, 38) de las subsiguientes de dichas posiciones de inspección
(Pi; P1-P4) del primer intervalo lineal (X1) en el
cual están controlados los subsiguientes movimientos de inspección
lineal,
- paro (37) de la secuencia de los
desplazamientos de verificación en una posición de inspección final
(PN) del haz de luz (7) en el primer intervalo lineal (X1) que
descansa a una distancia (D) inferior a un valor previamente
establecido (W) desde una posición de inspección anterior (Pi;
P1-P4), en donde, en el transcurso de los
movimientos de inspección lineal en dicha posición de inspección
final (PN) y dicha posición de inspección anterior (Pi;
P1-P4) en el primer intervalo lineal (X1), han sido
detectadas, respectivamente, la interrupción (32, 34) y la ausencia
de interrupción (31, 33) del haz de luz (7), o viceversa, y
- identificación (41) de la posición de la
pieza mecánica (2) a lo largo de la dirección de verificación (X)
sobre la base de dicha posición de inspección final (PN).
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 en el que dichas posiciones de inspección (Pi;
P1-P4) del primer intervalo lineal (X1) se
seleccionan a distancias (D) que decrecen progresivamente con
respecto a la anterior de acuerdo con una secuencia convergente.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 2 en el que dichas posiciones de inspección (Pi;
P1-P4) del primer intervalo lineal (X1) se
seleccionan a distancias (D) que progresivamente son la mitad de la
anterior.
4. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 2 o la reivindicación 3 en el que dichos
desplazamientos (29) para llevar el haz de luz (7) a las posiciones
de inspección (Pi; P1-P4) del primer intervalo
lineal (X1) están controlados en un sentido (V) o en el sentido
opuesto a lo largo de dicha dirección de verificación (X) como
consecuencia (35) de la detección de la interrupción (32, 34) o la
ausencia de interrupción (31, 33) del haz de luz (7) en el
transcurso de los movimientos de inspección lineal en las dos
posiciones de inspección más recientes (Pi;
P1-P4).
5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores incluyendo una fase de verificación
preliminar de dicha área de verificación (13) con desplazamientos
entre el haz de luz (7) y la pieza mecánica (2) entre puntos
previamente determinados (14, 15, 16, 17) del área de verificación
(13).
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 5 en el que dicha fase de verificación preliminar
incluye por lo menos uno de dichos movimientos de inspección lineal
a lo largo de la dirección de inspección (Z).
7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores en el que dichos movimientos de
inspección lineal a lo largo de dicha dirección de inspección (Z) se
interrumpen enseguida que se detecta (32) la interrupción del haz de
luz (7).
8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores en el que la trayectoria (Y) de
dicho haz de luz (7) y dicha área de verificación (13) son
sustancialmente perpendiculares.
\newpage
9. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores en el que el paso del paro (37) de
la secuencia de los desplazamientos de verificación, dicha posición
de inspección anterior (Pi; P1-P4) es la posición
inmediatamente anterior con respecto al punto de inspección final
(PN).
10. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores en el que dicho haz de luz es un
rayo láser (7).
11. Procedimiento para verificar la posición de
una pieza mecánica (2) a lo largo de por lo menos una dirección de
verificación (X) por medio de un aparato (1) que incluye un
dispositivo (6) para la generación de un haz de luz (7) a lo largo
de una trayectoria (Y) transversal a dicha dirección de verificación
(X), un sensor (8) para detectar la interrupción del haz de luz (7)
y dispositivos (3) para causar desplazamientos mutuos entre la
pieza mecánica (2) y el haz de luz (7) a lo largo de dicha dirección
de verificación (X) y a lo largo de una dirección de inspección (Z)
transversal a dicha dirección de verificación (X), el procedimiento
estando caracterizado por los pasos siguientes:
- identificación (19) de un primer intervalo
lineal (X1) y un segundo intervalo lineal (Z1) de las posiciones
mutuas entre la pieza mecánica (2) y el haz de luz (7) a lo largo de
la dirección de verificación (X) y, respectivamente, la dirección
de inspección (Z), dicho primer intervalo lineal (X1) y dicho
segundo intervalo lineal (Z1) definiendo un área de verificación
(13) de la pieza mecánica (2),
- control de la siguiente secuencia de
desplazamientos de verificación entre la pieza mecánica (2) y el
haz de luz (7)
- (a)
- un movimiento de inspección lineal (30) a lo largo de dicha dirección de inspección (Z) dentro del área de verificación (13), hasta que ocurren uno de los siguientes casos:
- (i)
- interrupción (32, 34) del haz de luz (7), o
- (ii)
- se cubre (31, 33) el segundo intervalo lineal entero (Z1) sin interrupciones del haz de luz (7),
- (b)
- un desplazamiento (29) a lo largo de la dirección de verificación (X), en un sentido determinado (V), hasta una posición de inspección (Pi; P1-P4) del haz de luz (7) en dicho primer intervalo lineal (X1),
- (c)
- la repetición del movimiento de inspección lineal (30) a lo largo de la dirección de inspección (Z) de acuerdo con el paso (a),
- (d)
- un nuevo desplazamiento (29) a lo largo de la dirección de verificación (X) en el sentido (V) del desplazamiento anterior, o el sentido opuesto, de acuerdo (35) con que si lo que ha ocurrido (31-34) en el caso (i) o en el caso (ii), en el movimiento de inspección lineal más reciente (30), es o no es lo mismo que ha ocurrido en el movimiento de inspección lineal anterior (30), hasta una nueva posición de inspección (Pi; P1-P4) del haz de luz (7) en dicho primer intervalo lineal (X1), a una distancia conocida (D) con respecto a la posición de inspección inmediatamente anterior (Pi; P1-P4),
- (e)
- la repetición de los movimientos y los desplazamientos de inspección lineal, de acuerdo con los pasos (c) y (d) -con distancias que disminuye progresivamente (D) entre las nuevas posiciones de inspección (Pi; P1-P4) y las posiciones de inspección inmediatamente anteriores (Pi; P1-P4) del haz de luz (7) en dicho primer intervalo lineal (X1)- hasta que (35, 37) la distancia (D) entre la posición de inspección nueva (Pi, PN; P1-P4) y la posición de inspección anterior (Pi; P1-P4) -en la cual el movimiento de inspección lineal causa que ocurra uno de los casos (i) y (ii) y, respectivamente, el caso opuesto- es inferior a un valor previamente fijado (W), y
- identificación (41) de la posición de la
pieza mecánica (2) a lo largo de la dirección de verificación (X)
sobre la base de la nueva posición de inspección (PN) del haz de luz
(7) en dicho primer intervalo lineal (X1) al final de la secuencia
de los desplazamientos de verificación.
12. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores para la verificación de la posición
de un área de trabajo (11, 12) de una herramienta (2) acoplada a la
torreta (3) de una máquina-herramienta (4).
13. Sistema para la verificación de la posición
de un área de trabajo (11, 12) en un plano del perfil
(X-Z) de una herramienta (2) acoplada a la torreta
(3) de una máquina-herramienta (4), por medio de un
aparato (1) que incluye un dispositivo (6) para la generación de un
haz de luz (7) a lo largo de una trayectoria (Y) transversal al
plano del perfil, medios para realizar los pasos de un procedimiento
de acuerdo con la reivindicación 12 y una unidad de control (10)
adaptada para controlar estos pasos.
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