aparato de mecanizado de contornos de material blando y proceso

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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ES 2 056 600
kInt. Cl. : B24B 9/20
11 N.◦ de publicación:
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ESPAÑA
B24B 7/30
B24B 9/16
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 91401829.6
kFecha de presentación : 03.07.91
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 465 357
kFecha de publicación de la solicitud: 08.01.92
T3
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54 Tı́tulo: Aparato de mecanización de contornos de material blando y procedimiento de mecanización
automática que utiliza dicho aparato.
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73 Titular/es:
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72 Inventor/es: Ferard, Michel;
30 Prioridad: 04.07.90 FR 9008472
Commissariat a l’Energie Atomique
31-33, rue de la Fédération
F-75015 Paris, FR
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
01.10.94
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45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
01.10.94
Aviso:
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k
Jouan de Kervenouel, Tanguy y
Sgarbi, Frédéric
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74 Agente: Gómez-Acebo Pombo, J. Miguel
En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
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DESCRIPCION
La invención se refiere a un aparato de mecanización de contornos de material blando, tal como
poliuretano u otros materiales plásticos, ası́ como
a un procedimiento de mecanización automática
adaptado a tales aparatos.
Se pretende ante todo obtener un contorno
mecanizado liso u apropiado, lo que es difı́cil en
razón de la blandura del material sobre el que
los golpes de mecanizado, debidos sobre todo a
las irregularidades de la velocidad de corte, del
avance y de la profundidad de paso y que son bastante importantes en el caso de procedimientos
automáticos, repercuten inmediatamente y provocan un mal estado de la superficie o de las ondulaciones. El objeto primordial de la invención
es, por lo tanto, poner a disposición una herramienta, y más en general un aparato, que permita
realizar un contorno mecanizado de buena calidad
sobre tales materiales, y ello incluso si el contorno
mecanizado es flexible, cuando se procede, por
ejemplo, a la supresión de rebabas en nervaduras
muy finas de algunas décimas de milı́metro.
Otro objeto de la invención es sobre todo interesante para los procedimientos automáticos y
se refiere al servocontrol de la posición de la herramienta, es decir, de su profundidad de paso.
Sobre materiales blandos, el esfuerzo de corte que
puede proporcionar una estimación de la profundidad de paso pretendida es, en efecto, muy débil
y apenas puede ser detectado correctamente. Por
lo tanto, se ha previsto otro sistema para conseguir un buen resultado.
En su forma más general, el aparato de mecanización según la invención, véase la reivindicación 1, comprende una herramienta que actúa
sobre el contorno y está constituida de láminas
elásticas encajadas en un extremo en un bloque
giratorio accionado por un dispositivo motor. Las
láminas están constituidas eventualmente de una
tela elástica recubierta de abrasivo.
Además, se emplea, lo que es ventajoso para
rebabas flexibles sobre el contorno, un sistema de
cepillos no abrasivos que se apoyan sobre dos caras opuestas del contorno con el fin de mantener
las rebabas en los alrededores de la herramienta
en un estado en que se prestan bien para el desbarbado. De esta manera se evita el repliegue de
las rebabas que la herramienta podrı́a provocar
y que comprometerı́a su eficacia rechazando las
rebabas fuera del alcance de las láminas. Este
sistema consta de dos cepillos que llevan elementos radiales elásticos que constituyen resortes de
flexión; los cepillos giran entonces alrededor de
ejes más o menos paralelos en frente del contorno.
Es ventajoso que el dispositivo motor sea
neumático y que el aparato comprende un sensor de la velocidad de rotación de la herramienta.
Entonces se puede regular la profundidad de paso
de la herramienta servocontrolando la velocidad
de rotación a un valor determinado, que puede ser
recalculado periódicamente en función de la velocidad de rotación en vacı́o y de sus variaciones
con el tiempo.
A continuación se describe la invención más en
detalle con la ayuda de las tres figuras siguientes
anexas a tı́tulo ilustrativo y no limitativo y que
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representan una realización de la invención.
Las figuras 1 y 2 son vistas de conjunto del
sistema de mecanización que representan, respectivamente, la herramienta en vista de frente y en
vista en planta superior; y
La figura 3 es un organigrama que representa
el modo de servocontrol del aparato.
Se hace referencia en primer lugar a las figuras
1 y 2. La pieza de mecanización 1 comprende un
colları́n 2, o una nervadura, cuyo borde 3 se mecaniza por medio de una operación de desbarbado,
pero la herramienta se que se describe a continuación se puede utilizar igualmente para otros
tipos de mecanización, en particular el achaflanado.
Comprende esencialmente un bloque giratorio
4 provisto de láminas 5 dispuestas de manera radiante y que se encuentran en planos por los que
pasa el eje de rotación 7 de la herramienta 6. El
bloque giratorio 4 está sujeto a un cepillo 8 que
lo arrastra bajo la acción de un motor neumático
9. Las láminas 5 están constituidas por una tela
elástica, uno de cuyos extremos está encajado en
el bloque giratorio 4 y cuyo otro extremo va a
frotar contra el borde 3, a lo largo del cual se
desplaza. Este otro extremo está recubierto de
un polvo abrasivo que es responsable del mecanizado.
Un tacómetro 10 fijado al motor neumático 9
mide la velocidad de rotación del cepillo 8 y de la
herramienta 6. Por otra parte, el cárter del motor
neumático 9 lleva una consola 15 prolongada por
una vigueta 16 paralela al cepillo 8 y que pasa por
la proximidad de la herramienta 6. La vigueta
16 lleva los ejes de dos cepillos 17 y 18 paralelos
provistos de grupos de pelos de nylon 19 que la
rotación de los cepillos 17 hace frotar sobre las dos
caras planas y opuestas 20 y 21 del colları́n 2 y del
borde 3; los ejes de rotación de los cepillos 17 y 18
están paralelos a las caras 20 y 21. La vigueta 16
está dispuesta de manera que se extiende un poco
a un lado del colları́n 2. Los pelos 19 de los dos
cepillos 17 y 18 tienen asientos que se superponen
o se mezclan parcialmente, pero los cepillos 17 y
18 están ligeramente desplazados axialmente y de
esta manera permanecen separados.
Un motor 22 fijado a la consola 15 arrastra,
por medio de una primera correa 23, a uno de
los cepillos 17, y una segunda correa 24 une entre
sı́ a los ejes de los cepillos 17 y 18 para que sea
arrastrado el segundo cepillo.
Los pelos 19 están combados frotando sobre
las caras 20 y 21 y se enderezan a continuación
gracias a su elasticidad. Los esfuerzos antagonistas que los cepillos 17 y 18 ejercen de esta manera
sobre el colları́n 2 y el borde 3 tienen por efecto
curvar las rebabas elásticas que en otro caso se
combarı́an bajo el esfuerzo de la herramienta 6
y serı́a difı́cil eliminar. Una rebaba de este tipo
lleva la referencia 29. Está plegada alrededor de
su raı́z (o se enlaza con el colları́n) y se adhiere
contra el borde superior del colları́n 2 por el cepillo superior 17. La herramienta 6 la ataca entonces por la raı́z y la despega de esta manera del colları́n 2 aunque no la elimina. Se observará que la
herramienta 6 está colocada oblicua con respecto
a las superficies del colları́n 2 y no retira material
más que sobre la arista que lleva la rebaba 29,
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es decir, que realiza un achaflanado. La herramienta 6 de láminas 5 es ciertamente preferible en
tal situación a un cepillo giratorio provisto de pelos abrasivos, puesto que las estructuras elásticas
abrasivas deben estar suficientemente próximas a
la región a desbarbar para ejercer un esfuerzo de
abrasión suficiente. Por lo tanto, los pelos estarı́an previstos sobre las porciones de la superficie del colları́n 2 próximas a la región a desbarbar,
que serı́an entonces eliminadas, lo que no se puede
aceptar por razones de estética en numerosos casos, cuando las láminas 5 están curvadas en toda
su altura.
El cepillo inferior 18 está destinado a levantar
la rebaba 29, si es necesario, con el fin de ponerla
al alcance del cepillo superior 17.
El motor neumático 9 está dispuesto en un
extremo de una corredera 30, cuyo otro extremo
está empujado por una excéntrica 31 accionada
por un motor 32. Un sistema de recuperación
tal como un muelle 35 mantiene el extremo de
la corredera 30 contra la excéntrica 31; por otra
parte, el conjunto de estas piezas está montado
en un órgano terminal 33 de un brazo de robot
que no se representa en detalle y que está programado para seguir aproximadamente el borde 3 a
mecanizar. La corredera 30 se mantiene sensiblemente en una dirección donde su deslizamiento le
permite aproximar o alejar la herramienta 6 del
borde 3, y de esta manera modificar el esfuerzo
de corte; las pasadas de mecanización consisten
en desplazar el órgano terminal 33 a lo largo del
contorno 2 regulando la profundidad de paso haciendo deslizar constantemente la corredera 30.
Un potenciómetro 34 registra los desplazamiento del motor 32 y, por lo tanto, de la
excéntrica 31.
A continuación se hace referencia a la figura
3 para examinar cómo se efectúa el servocontrol
de la herramienta 6, pero antes es necesario hacer algunas consideraciones sobre las condiciones
de mecanización en el contexto técnico de la invención.
Para garantizar una profundidad de paso uniforme, se desea trabajar con esfuerzo constante,
pero si el material mecanizado es blando, el esfuerzo es muy pequeño, del orden de alguno gramos, y no se podrı́a medir, por lo tanto, sin efectos
excesivos por un sensor de esfuerzo conectado al
cepillo 8.
En realidad es posible estimar con una precisión aceptable el esfuerzo de corte con la ayuda
de la velocidad de rotación del cepillo 8, sobre
todo cuando este cepillo 8 es accionado por un
motor neumático 9.
En efecto, se puede escribir la ecuación
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C = J ω’ + B ω + Cext ,
donde C es el par motor, J es la inercia de las partes accionadas alrededor del eje de rotación 7, B es
un coeficiente representativo de las pérdidas por
fricción viscosa, Cext es el par ejercido por el ma-
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4
terial mecanizado, que depende directamente del
esfuerzo de corte, y ω’ y ω designan la velocidad
de rotación de la herramienta 6 y su aceleración.
Como el par motor C es proporcional a la presión
de alimentación del motor neumático 9, se puede
conocer con una gran precisión, y se pueden estimar también J y B con precisión gracias a un
calibrado previo.
El taquı́metro 10 está conectado por su salida
a un sistema de filtrado 40 que calcula la velocidad real ω1 en cada instante. Un sistema de
provisión de la velocidad de referencia 41 suministra al mismo tiempo la velocidad de referencia
ωc que debe respetarse. Un sistema de cálculo
42 recoge las dos velocidades ω1 y ωc y calcula
la posición angular Pc de la excéntrica 31 para
la que la velocidad real ω1 serı́a igual a la velocidad de referencia y que es igual, en un coeficiente
próximo a
Rt
Pc t01 A (ω1 - ωc ) dt
donde t1 designa el instante considerado, t0 el
instante del comienzo de las mediciones y A es
un corrector de avance de fase. El resultado de
este cálculo analógico se alimenta a un sistema
de accionamiento 43 que acciona el motor 32 y
modifica de esta manera la posición real Pr de la
excéntrica 31 que conoce gracias al potenciómetro
34 hasta hacerla coincidir con la posición angular
Pc previamente calculada. La modificación de la
posición de la herramienta 6 que resulta de ello
se traduce por una convergencia de la velocidad
real ω1 con la velocidad de referencia ωc .
Este sistema tiene un tiempo de reacción muy
corto.
La velocidad de referencia ωc se puede elegir
proporcional a la velocidad de rotación en vacı́o
de la herramienta 6. Como esta velocidad de rotación en vacı́o varı́a con el tiempo, sobre todo
como consecuencia de variaciones de presión de
alimentación, de temperatura o de condiciones de
lubricación, la velocidad de referencia ωc debe calcularse de nuevo de vez en cuando por el sistema
de provisión de la velocidad de referencia 41. En
la práctica se puede efectuar una medición cada
vez que la herramienta 6 se desmonta para proceder a una nueva pasada de mecanización.
En estos instantes de desmontaje, el servocontrol descrito anteriormente se interrumpe y
la excéntrica 31 se devuelve a una posición fija
donde la corredera 30 está a media carrera.
Cuando se efectúa una nueva pasada de mecanizado, la herramienta 6 se lleva a algunos
milı́metros del borde 3, luego el órgano terminal
33 se aproxima a velocidad lenta hacia el borde
3 hasta que lo toca (en la dirección de la flecha
representada en la figura 3), después de lo cual
se detecta una disminución de la velocidad de rotación y la trayectoria que ha sido mostrada al
robot es recorrida reanudando elservocontrol.
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REIVINDICACIONES
1. Aparato de mecanización de contornos
de material blando y sobre todo de contornos
elásticos (2), que comprende una herramienta (6)
que actúa sobre el borde de dichos contornos y
que está constituida de láminas elásticas (5) encajadas en un extremo en un bloque giratorio (4)
accionado por un dispositivo motor (9) y un sistema elástico que se apoya sobre dos caras opuestas (20, 21) del contorno y que consta de dos cepillos (17, 18) que llevan elementos radiales (19)
elásticos, girando los cepillos alrededor de ejes
sensiblemente paralelos a las caras del contorno.
2. Aparato de mecanización según la reivindicación 1, caracterizado porque las láminas están
constituidas de una tela elástica recubierta de
abrasivo.
3. Aparato de mecanización según alguna de
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque
comprende un dispositivo de reglaje (30, 31) de la
posición de la herramienta (6) en la dirección del
contorno (2) según las indicaciones de un sensor
(10) de una magnitud representativa del esfuerzo
de mecanización.
4. Aparato de mecanización según la reivindicación 3, caracterizado porque el sensor (10)
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es un sensor que mide la velocidad de rotación de
la herramienta (6).
5. Aparato de mecanización según alguna de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
el dispositivo motor es neumático.
6. Procedimiento de mecanización automática
de contornos de material blando que utiliza un
aparato de mecanización según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque el aparato de
mecanización se desplaza a lo largo del contorno,
siendo aproximada o alejada la herramienta (6)
del contorno con movimientos determinados servocontrolando la velocidad de rotación de la herramienta a un valor determinado.
7. Procedimiento de mecanización automática
según la reivindicación 6, caracterizado porque el valor determinado se calcula de nuevo
periódicamente en función de la velocidad de rotación en vacı́o de la herramienta.
8. Procedimiento de mecanización automática
según la reivindicación 7, caracterizado porque
se descompone en pasadas de mecanización entre
las cuales se calcula de nuevo el valor determinado, siendo precedido cada pasada siguiente por
una aproximación lenta de la herramienta (6) al
contorno hasta que se detecta una disminución de
la velocidad de rotación de la herramienta (6).
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva
del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD
2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación
del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del
7-10-1992, no producirán ningún efecto en España
en la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como tales.
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Esta información no prejuzga que la patente esté o
no incluı́da en la mencionada reserva.
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