BR112017016209B1

BR112017016209B1 - Aparelho para encaminhamento e subsequente posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico e procedimento para encaminhamento e subsequente posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico

Info

Publication number: BR112017016209B1
Application number: BR112017016209-1A
Authority: BR
Inventors: Andrea Lever
Original assignee: Zeras S.R.L.
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2023-02-23
Also published as: CN107111295A; CA2965910A1; MA41428B1; HK1243505A1; TN2017000321A1; EA036778B1; TWI628526B; BR112017016209A2; EP3250971B1; WO2016120716A1; KR102460054B1; TW201638686A; KR20170108971A; ES2920885T3; EA201700374A1; SG11201706057XA; PL3250971T3; AU2016210960A1; EP3250971A1; SI3250971T1

Abstract

É descrito um aparelho para encaminhamento e posterior posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico, compreendendo: meios atuadores de movimento (13), conectados operativamente a meios motores para moverem uma mesa de trabalho da máquina do referido aparelho; uma unidade de controle (14); uma unidade de entrada/saída (15), conectada operacionalmente à citada unidade de controle (14), para definir pelo menos um eixo de trabalho, com o referido aparelho compreendendo pelo menos um sensor de comutação (12) de tipo indutivo ou capacitivo; pelo menos uma barra de comutação (10) para a definição de pelo menos um ponto de comutação (11), identificado em pelo menos uma referida mesa de trabalho por meio de pelo menos um dito sensor de comutação (12), com os referidos sensores de comutação (12) e pontos de comutação (11) sendo fixos ou móveis; pelo menos uma barra de comutação (10) compreendendo uma área de detecção para pelo menos um dito sensor de comutação (12), sendo a referida área compartilhada em uma primeira (18) e respectivamente uma segunda (17) seções de detecção, e uma pluralidade de áreas de proteção e de fixação (16); e um alojamento de sensor (20) para inserção, proteção e deslizamento de um ou mais sensores de comutação.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho para o encaminhamento e o posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico computadorizado (CNC).

[002] Além disso, a presente invenção refere-se a um procedimento para o encaminhamento e o subsequente posicionamento dos eixos de uma máquina de CNC por meio do referido aparelho.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Especificamente, de acordo com a aplicação, as máquinas de controle numérico compreendem centrais de trabalho, fresas de corte, tornos, robôs, e, mais geralmente, máquinas caracterizadas pelo controle automático e movimentos de pelo menos um de seus componentes por meio de um sistema computadorizado.

[004] O termo “encaminhamento” ("homing") faz referência, em geral, a uma operação que consiste no reajuste da posição dos eixos da máquina de controle numérico, e sua configuração para uma posição definida como "ponto zero", compreendendo a definição de um sistema de referência absoluto que permite detectar a posição, a velocidade e a aceleração em cada ponto dos eixos e ferramentas correspondentes dentro do espaço de trabalho.

[005] Mais particularmente, a referida operação para o reajuste da posição do eixo (conhecida como "encaminhamento"), por meio da qual o ponto de comutação é definido, sempre se refere a um posicionamento relativo, até a referida operação ainda não estar terminada.

[006] Posteriormente, quando o referido ponto de comutação é definido por meio da operação de "encaminhamento" acima mencionada, cada posicionamento subsequente do eixo torna-se absoluto e utiliza sistemas de medição incrementais para prover controle de movimento.

[007] Em qualquer caso, não é necessário usar sistemas de medição absolutos.

[008] É claro que a precisão e repetibilidade do referido procedimento de encaminhamento são aspectos primários para a realização de medições e varreduras de escaneamento com alta precisão, o que é particularmente útil em caso de bloqueio do sistema devido a uma falha de energia elétrica, ou sempre que for necessário repetir ou reiniciar operações interrompidas, para salvá-las em um dispositivo eletrônico (de porta USB, disco rígido, etc.), para exibi-las em qualquer dispositivo de vídeo [computador portátil (tablet), telefone inteligente (smartphone), etc.], para controlá-las por meio de periféricos (teclados, mouse, etc.), compartilhando-as (rede, internet, etc.), modificando- as (softwares de CAD - CAM), e reproduzindo-as no mesmo ou em outros espaços de trabalho, sem a necessidade de encontrar manualmente a posição inicial do dispositivo.

[009] Uma configuração de encaminhamento precisa e confiável aplicada a cada eixo também é útil para detectar qualquer eventual anomalia de hardware do sistema.

[010] De acordo com o estado da técnica anterior, as referidas operações de encaminhamento e de subsequente posicionamento de um eixo e das ferramentas correspondentes em uma máquina de controle numérico são conseguidas, principalmente, por meio de sensores mecânicos que operam com base no ponto de posição final do eixo, usado como sistema de referência.

[011] Nesse sentido, o documento US 4.225.928A descreve um aparelho para o posicionamento dos eixos de uma máquina de CNC por meio de um sensor de tipo mecânico.

[012] No entanto, devido a claros limites estruturais do referido aparelho, percebe-se que as operações de posicionamento do eixo, por meio de um sensor mecânico, conduzem necessariamente a um erro de posição consideravelmente elevado, de modo que é necessário o uso de um segundo sensor para corrigir a referida posição errada.

[013] Tendo isto em mente, é óbvio que o referido aparelho já conhecido possui, necessariamente, uma estrutura essencialmente complexa cuja manutenção não é simples.

[014] Por outro lado, para as características estruturais acima mencionadas do referido aparelho conhecido, é necessário um tempo essencialmente longo para as operações de posicionamento dos eixos, e nem sempre é possível obter um nível significativo de precisão e de repetibilidade.

[015] Outros aparelhos para o procedimento de reajuste e posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico também são conhecidos a partir dos seguintes documentos de patentes: - US 6.076.953A, intitulado "Sonda de digitalização" (“Digitizing probe”), depositado em 10.10.1995; - GB 2.411.475B, intitulado "Sistema de detecção de posição" (“Position detecting system”), depositado em 24.02.2004; - EP 2.647.477A1, intitulado "Dispositivo para correção de erro para máquinas de CNC" (“Device for error correction for CNC machines”), depositado em 05.04.2012.

[016] As desvantagens adicionais dos aparelhos citados consistem no fato dos sensores mecânicos de fim de curso estarem expostos a uma deterioração essencialmente rápida, devido ao desgaste dos componentes e dos materiais de construção utilizados.

[017] Por outro lado, os sensores utilizados nos referidos aparelhos já conhecidos, para controle da usinagem e para o posicionamento de eixos e ferramentas correspondentes, e em geral das partes móveis do aparelho, estão expostos a esforços mecânicos consideráveis, à sujeira, e a um desgaste rápido, determinado, por exemplo, por resíduos de usinagem ou produtos refrigerantes lubrificantes.

[018] A presente invenção, a partir da noção das desvantagens acima mencionadas, pretende prover uma solução.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[019] Um objetivo da presente invenção consiste em prover um aparelho para o encaminhamento e o subsequente posicionamento de eixos de uma máquina de controle numérico (CNC) que permite obter um alto nível de precisão, com tempos de operação essencialmente curtos.

[020] É também um objetivo da presente invenção prover um aparelho conforme indicado, que permite atingir um nível de repetibilidade significativo da referida operação.

[021] É também um objetivo da presente invenção prover um aparelho conforme especificado, capaz de proporcionar uma proteção adequada para o sensor contra ruídos eletromagnéticos, vibrações, choques, poeira, sujeira, resíduos de usinagem e umidade, de modo a preservar a funcionalidade e a operação da máquina.

[022] Outro objetivo da presente invenção é prover um aparelho conforme mencionado, que permite evitar substancialmente que os espaços de trabalho tenham os inconvenientes impostos pelos sensores mecânicos.

[023] Outro objetivo da presente invenção é prover um aparelho conforme referido, possuindo um elevado nível de flexibilidade, que permite conseguir, dentro da mesma máquina, uma detecção fácil dos deslocamentos, a execução da operação de contagem, e assim por diante.

[024] Por outro lado, é um objetivo da presente invenção prover um aparelho conforme especificado, que possui uma estrutura essencialmente simples, de fácil manutenção, e custos relativamente reduzidos.

[025] Além disso, é um objetivo da presente invenção prover ainda um procedimento para o encaminhamento e o posicionamento subsequente dos eixos de uma máquina de controle numérico por meio do aparelho acima citado.

[026] Com vista nesses objetivos, o presente invento provê um aparelho e um procedimento para o encaminhamento e o posterior posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico cuja característica essencial forma o conteúdo da reivindicação 1.

[027] Outras características vantajosas da invenção estão descritas nas reivindicações dependentes 2 a 15.

[028] A reivindicação independente 16 refere-se a um procedimento para o encaminhamento e o posterior posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico por meio do aparelho acima mencionado.

[029] As reivindicações acima citadas pretendem estar totalmente incorporadas aqui. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[030] A presente invenção ficará mais evidente a partir da seguinte descrição detalhada, com referência aos desenhos anexos, providos apenas a título de exemplo não limitativo, onde: - A figura 1 mostra uma primeira forma de incorporação preferida do aparelho para o encaminhamento e posterior posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico; - A figura 2 mostra uma vista isométrica de uma forma de incorporação de uma barra de comutação (2a), e os detalhes de construção de uma barra de comutação (2b) do aparelho da figura 1; - A figura 3 mostra um detalhe de uma outra forma de incorporação da barra de comutação; - A figura 4 mostra uma forma de incorporação preferida de um alojamento do sensor, em uma vista isométrica (4a), em uma vista frontal (4b), e em corte transversal (4c); - A figura 5 mostra uma vista esquemática dos elementos envolvidos no procedimento para o encaminhamento e posterior posicionamento do eixo de trabalho; - As figuras 6a e 6b mostram esquematicamente respectivas formas de incorporação do procedimento de encaminhamento e subsequente posicionamento do eixo X da máquina de controle numérico, utilizando o aparelho descrito na presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[031] Com referência às figuras acima mencionadas, é apresentada a seguir a descrição de uma primeira e respectivamente uma segunda forma de incorporação do aparelho para encaminhamento e posterior posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico, de acordo com a presente invenção.

[032] O referido aparelho compreende, de acordo com a técnica anterior: - Meios atuadores de movimento 13, conectados operativamente a meios motores, para moverem a mesa de trabalho do referido aparelho; - Uma unidade de controle 14; - Uma unidade de entrada / saída 15, conectada operacionalmente à dita unidade de controle 14, para a definição de pelo menos um eixo de trabalho.

[033] Vantajosamente, de acordo com a presente invenção, o mencionado aparelho compreende pelo menos um sensor de comutação 12, 21, 22, de tipo indutivo ou capacitivo; pelo menos uma barra de comutação 10, 30 para a definição de pelo menos um ponto de comutação 11, 34, identificado em pelo menos uma referida mesa de trabalho por meio de pelo menos um citado sensor de comutação 12, 21, 22; com os referidos sensores de comutação 12, 21, 22 e os pontos de comutação 11, 34 sendo fixos ou móveis, e pelo menos uma barra de comutação 10, 30 compreendendo uma área de detecção para pelo menos um referido sensor de comutação 12, 21, 22, sendo a mencionada área compartilhada em uma primeira 18, 31 e respectivamente uma segunda seção de detecção 17, 32, e uma pluralidade de áreas de proteção e de fixação 16, e um alojamento de sensor 20 para a inserção, proteção e deslizamento de um ou mais sensores de comutação.

[034] Desta forma, por meio de uma alta frequência de comutação do sinal emitido por pelo menos um referido sensor 12, 21, 22 para pelo menos um eixo, e para o alto nível de confiabilidade de pelo menos um dito sensor 12, 21, 22, que opera sem contato e em um ambiente imune a ruídos eletromagnéticos, vibrações, impactos, poeira, sujeira, resíduos de usinagem e umidade, o encaminhamento e o posicionamento de pelo menos um referido eixo é feito com alto nível de precisão e repetibilidade.

[035] Convenientemente, na forma de incorporação ilustrada (figuras 2a e 2b), a referida barra de comutação 10 possui uma ranhura que define a mencionada segunda seção de detecção 17.

[036] Também deve ser observado que a utilização de pelo menos um dito sensor de comutação 12, 21, 22, seja indutivo ou capacitivo, permite reduzir sensivelmente o espaço geral dentro dos espaços de trabalho, permitindo assim executar as operações de definição de fim de curso por meio de meio de software, começando em um ponto conhecido identificado pela comutação de sinal de pelo menos um referido sensor de proximidade, corrigindo as desvantagens da técnica anterior.

[037] De acordo com a presente invenção, é possível usar qualquer tipo de sensor de proximidade do tipo indutivo ou do tipo capacitivo.

[038] De preferência, pelo menos um dito sensor 12, 21, 22, indutivo ou capacitivo, é um sensor do tipo NC (ou seja, um sensor capaz de emitir continuamente um sinal, interrompendo-o se estiver posicionado a uma distância mínima de um objeto metálico), ou do tipo NO (ou seja, um sensor que emite um sinal se estiver posicionado a uma distância mínima de um objeto metálico, interrompendo-o se for afastado do objeto); os ditos sensores são utilizados no aparelho reivindicado em diferentes formatos, tamanhos e materiais, dependendo das necessidades da aplicação industrial e das características do ambiente de trabalho.

[039] Dependendo do tipo de sensor escolhido, é possível modificar a orientação, a intensidade, a frequência, a cobertura e a precisão da superfície de detecção.

[040] Pelo menos um mencionado ponto de comutação 11, 34 é um ponto conhecido individualizado nos referidos eixos, e representa o ponto em que pelo menos um referido sensor de comutação 12, 21, 22 muda de estado, permitindo assim detectar a coordenada do ponto e configurá-la como uma referência para o citado eixo.

[041] Faz-se referência agora às figuras 2a e 2b, que mostram, respectivamente, uma vista isométrica (figura 2a) da mencionada primeira forma de incorporação preferida da barra de comutação, e os detalhes de construção adicionais (figura 2b) da barra de comutação 10.

[042] Convenientemente, na citada forma de incorporação ilustrada (também fazendo referência à figura 1), a barra de comutação 10 é feita de um material ferromagnético, compreendendo as referidas áreas de proteção e de fixação 16 e as mencionadas primeira 18 e respectivamente segunda 17 seções de detecção. Neste caso, o ponto de comutação 11 é definido no ponto em que pelo menos um referido sensor de comutação 12 muda de estado.

[043] O ponto de comutação 11 corresponde ao ponto de conexão entre as seções 17 e 18.

[044] Por outro lado, por meio do uso de sensores de proximidade indutivos ou capacitivos, que são capazes de fechar um circuito quando eles estão suficientemente próximos de uma superfície ferromagnética ou de um material com propriedades dielétricas, podendo fornecer um sinal mensurável, um ponto de referência absoluto é definido para cada eixo, permitindo sempre saber com precisão a posição dos eixos e, portanto, da mesa de trabalho, no espaço.

[045] Em uma variante (não ilustrada), pelo menos uma referida barra de comutação é feita de um material dielétrico, e compreendendo as citadas áreas de proteção e de fixação e as referidas primeira e respectivamente segunda seções de detecção.

[046] Como um exemplo, o dito material dielétrico pode ser um material polimérico, madeira, papel, vidro, ou qualquer outro tipo de material detectável por meio de um sensor capacitivo.

[047] Vantajosamente, a mencionada barra de comutação pode ser feita de um material dielétrico flexível (por exemplo, um material polimérico flexível).

[048] Vantajosamente, de acordo com a invenção, as referidas primeira 18 e respectivamente segunda 17 seções de detecção podem ser feitas de diferentes materiais, conforme necessário. Convenientemente, de acordo com uma forma de incorporação não ilustrada, o referido ponto de comutação pode ser adequadamente movido, sem a necessidade de substituição da barra de comutação.

[049] Em uma forma de incorporação (não ilustrada) do aparelho, de acordo com a invenção, a referida barra de comutação possui essencialmente um formato circular.

[050] Por outro lado, em uma outra forma de incorporação (não ilustrada) da presente invenção, a barra de comutação compreende uma pluralidade de camadas feitas de materiais diferentes, selecionadas de acordo com a conveniência.

[051] Deve ser notado que a presença de uma estrutura multicamadas permite o uso contemporâneo de uma pluralidade de sensores de proximidade indutivos.

[052] Convenientemente, de acordo com a presente forma de incorporação da invenção, as referidas seções 17 e 18 são adjacentes, apresentam alturas diferentes, e têm suas superfícies perpendiculares ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor 12, montado perpendicularmente em relação ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor 12.

[053] Na presente forma de incorporação da invenção: - A superfície da citada primeira seção 18, perpendicular ao eixo de detecção de pelo menos um referido sensor 12, está situada a uma distância de pelo menos um dito sensor 12 inferior à distância de detecção máxima de pelo menos um referido sensor 12; - A diferença de nível entre a superfície da seção 17, perpendicular ao eixo de detecção de pelo menos um referido sensor 12, e a superfície da seção 18, perpendicular ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor 12, é de pelo menos 5 mm, preferivelmente. - A distância entre a superfície da seção 17, perpendicular ao eixo de detecção de pelo menos um citado sensor 12, e pelo menos um referido sensor de comutação, é de pelo menos 7 mm.

[054] Por outro lado, deve ser notado que a mencionada superfície da seção 18, perpendicular ao eixo de detecção de pelo menos um referido sensor 12, é detectada, enquanto que a superfície da seção 17, mais distante em relação a pelo menos um dito sensor 12, não é detectada.

[055] Obviamente, deve ser entendido que as distâncias e tamanhos acima mencionados, indicados com referência nesta forma de incorporação, devem ser considerados apenas como um exemplo e, portanto, não são restritivos, uma vez que diferentes parâmetros podem ser convenientemente usados, dependendo do tipo de sensor de comutação utilizado e das suas características de construção.

[056] Como indicado anteriormente, a dita barra de comutação 10 compreende as referidas áreas de proteção e de fixação 16, com a função de protegerem pelo menos um mencionado sensor de comutação 12 contra a sujeira. As referidas áreas de proteção e de fixação 16 não são detectadas pelo(s) referido(s) sensor(es) 12.

[057] As referidas áreas de proteção também são usadas para simplificarem a instalação da mesma barra de comutação 10, além da fixação de uma tampa de proteção 19.

[058] A referida tampa de proteção 19 é facilmente removível e, além da função de proteção contra sujeira e agentes externos, permite executar operações de manutenção rápida do aparelho, sem a necessidade de realizar a recalibração do paralelismo.

[059] De preferência, a referida barra de comutação 10 é fixada em relação à mesa de trabalho por meio de ranhuras providas em mesas transversais, sem a necessidade de nenhuma modificação estrutural da máquina.

[060] Nesta forma de incorporação, a referida barra de comutação 10 possui um comprimento mínimo igual ao comprimento do curso do eixo; por razões estéticas e por conveniência de montagem, a citada barra é preferencialmente feita com o mesmo comprimento L do eixo no qual ela está montada. Por exemplo, o comprimento da barra de comutação 10 é igual ao comprimento do curso do eixo, e o material é alumínio ANTICORODAL (6060 T6).

[061] Isto permite a obtenção do efeito técnico vantajoso segundo o qual o cálculo da "posição zero" da máquina é realizado em completa autonomia, se necessário.

[062] A figura 3 mostra uma segunda forma de incorporação da invenção, na qual a barra de comutação 30 não possui nenhuma ranhura e, ao mesmo tempo, é caracterizada por uma pluralidade de materiais tendo diferentes características ferromagnéticas, tais materiais estando possivelmente presentes em uma forma multicamadas.

[063] As características estruturais adicionais da citada segunda forma de incorporação da invenção que são comuns com a dita primeira forma de incorporação, à qual é feita referência, não são aqui descritas. Mais particularmente, de acordo com a presente forma de incorporação, a citada barra de comutação 30 é feita de múltiplos materiais, cada um possuindo as suas próprias características ferromagnéticas, em que a referida barra de comutação compreende uma primeira seção de material 31, uma segunda seção de material 32, uma superfície de contato 33, em ponto de comutação 34, e uma seção de material protetor e de suporte 35, com a espessura das seções 31 e 32 estando compreendida entre 1 e 10 mm.

[064] Na barra de comutação 30, a comutação de pelo menos um mencionado sensor de comutação 36 ocorre no ponto de comutação 34, obtido pelo contato da seção de material 31 com a seção de material 32, através da superfície de contato 33 e dos referidos materiais, tendo diferentes características ferromagnéticas.

[065] A espessura das seções 31 e 32 está compreendida, de preferência, entre 1 mm e 10 mm, dependendo do ambiente de uso e do tipo dos materiais.

[066] O tipo de sensor de comutação 36 influencia a escolha dos materiais acima mencionados, quanto à quantidade e espessura dos mesmos.

[067] Em uma forma de incorporação da barra de comutação 30, pelo menos um dito sensor de comutação 36 é preferivelmente um sensor de proximidade indutivo.

[068] A barra de comutação 30 é caracterizada por uma outra seção 35 tendo a função de suportar as seções 31 e 32 e, além disso, tendo a função de proteger pelo menos um referido sensor de comutação 36.

[069] O material da seção 35 pode ser o mesmo que um dos materiais das seções 31 ou 32, ou pode ser diferente de ambos.

[070] As figuras 4a, 4b e 4c mostram uma forma de incorporação preferida do alojamento de sensor 20 do aparelho, de acordo com a invenção.

[071] O referido alojamento de sensor 20 pode conter um ou mais sensores de comutação, e, além disso, uma pluralidade de alojamentos de sensor 20 podem estar presentes no aparelho, de acordo com a invenção.

[072] Na forma de incorporação ilustrada nas figuras 4a a 4c acima mencionadas, o referido alojamento de sensor 20 compreende dois sensores indutivos 21, 22, com o sensor 21 operando ao longo do eixo de trabalho Y e o sensor 22 operando ao longo do eixo X.

[073] Na forma de incorporação mencionada, o sensor 22 é fixo e comuta em uma barra de comutação 10 em movimento, enquanto que o sensor 21 é móvel e comuta em um ponto de comutação fixo.

[074] Em uma variante, o sensor 22 é móvel e comuta em um ponto de comutação fixo, enquanto que o sensor 21 é fixo e comuta em uma barra de comutação 10 em movimento.

[075] O que foi descrito encontra aplicação, particularmente e convenientemente, com referência a centros de trabalho de controle numérico providos com tabelas X-Y cruzadas.

[076] Os sensores 21 e 22 são inseridos em orifícios específicos 23 formados no alojamento de sensor 20, tais orifícios possuindo rosca; a posição do sensor é ajustada para cima e para baixo por meio de um movimento rotativo, sendo aparafusado ou desaparafusado.

[077] Este ajuste permite elevar ou abaixar a altura do sensor em relação ao ponto de comutação.

[078] O citado alojamento de sensor 20 compreende ainda elementos de fiação 24 e 25 que conectam os sensores à unidade de controle 14 e à unidade de entrada / saída 15.

[079] O alojamento de sensor 20 é fixado em relação à mesa de trabalho por meio de pontos de montagem 26.

[080] Em particular, a seção transversal na figura 4c mostra um detalhe do alojamento de sensor 20, contendo os sensores de comutação 21, 22 e os elementos de fiação 24 e 25.

[081] Acima do mencionado alojamento de sensor 20 é colocada a referida barra de comutação 10, protegida pela tampa de proteção 36.

[082] O alojamento de sensor 20 compreende uma primeira porção 28 e desliza para dentro de uma segunda porção 27, com a espessura da dita segunda porção 27 sendo maior que a da referida primeira porção 28 (ver figura 4c).

[083] A citada forma de incorporação preferida permite o deslizamento do sensor indutivo 22, compreendido no alojamento de sensor 20 e incluindo a dita primeira porção 28 (figura 4c), em uma direção paralela em relação às seções de detecção 17 e 18.

[084] O alojamento de sensor 20 protege os sensores de comutação contra sujeira, simplifica a montagem dos sensores, e reduz o espaço na máquina de controle numérico.

[085] Em uma forma de incorporação do referido alojamento de sensor, as extremidades dos sensores 21 e 22 que permanecem expostas e realizam as medições são protegidas por materiais não ferromagnéticos.

[086] Vantajosamente, o dito alojamento de sensor 20 é provido com elementos de fiação 24 e 25 e meios de aparafusamento 23 para ajustarem a posição de cada sensor 21 e 22; portanto, o sensor de comutação indutivo 22 é ajustado por aparafusamento ou desaparafusamento, a uma distância da superfície 18 inferior a 5 mm, de preferência menor ou igual a 3 mm da referida superfície.

[087] Em outra forma de incorporação da presente invenção (não ilustrada), o citado alojamento de sensor, respectivamente de pelo menos um dito sensor de comutação, compreende meios de recepção / transmissão em um modo sem fio, para interação operacional com a referida unidade de controle, ou seja, com a mencionada unidade de entrada / saída.

[088] Em particular, isto permite superar as desvantagens relacionadas com a presença de conexões físicas ou conexões físicas diferentes.

[089] Em uma outra forma de incorporação da presente invenção (não ilustrada), a referida unidade de controle, ou, respectivamente, a mencionada unidade de controle de entrada / saída, pode estar compreendida no citado alojamento de sensor. A figura 5 mostra uma representação esquemática dos elementos envolvidos nos procedimentos de encaminhamento e de posicionamento de um eixo.

[090] Com referência à figura acima mencionada, os seguintes elementos compreendidos no aparelho para o posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico estão definidos, de acordo com a invenção: - 100: espaço de trabalho motorizado da mesa de trabalho; - 200: unidade de controle; - 300: unidade de entrada / saída; - 101: sensor indutivo ou ponto de comutação, em movimento; - 102: sensor indutivo ou ponto de comutação, fixo; - 104: fim de curso esquerdo, definido pela unidade de entrada / saída; - 105: fim de curso direto, definido pela unidade de entrada / saída; - 106: fim de curso esquerdo, definido por hardware; - 107: fim de curso direto, definido por hardware; - 108: limite físico esquerdo para o movimento da mesa de trabalho 130; - 109: limite físico direito para o movimento da mesa de trabalho 130; - 110: limite do lado esquerdo da zona de segurança da máquina; - 111: limite do lado direito da zona de segurança da máquina; - Área 1: área onde o posicionamento do ponto 101 é possível; - Área 2: área onde o posicionamento do ponto 102 é possível; - Área 3: área que delimita os pontos que estão dentro dos limites de movimento da mesa de trabalho 30 em movimento, delimitados pelos pontos 108 e 109; - Área 4: área que compreende os pontos de segurança externos da área de movimento da mesa de trabalho 130, respectivamente delimitada pelos pontos 108, 110, 109 e 111; - 120: deslocamento da mesa de trabalho motorizada, que é visualizado por meio da unidade de entrada / saída; - 130: comprimento da mesa de trabalho; - 140: valor da posição do ponto 102, conhecido a priori; - 150: posição do fim de curso direito em relação ao ponto 102; o valor da posição é definido por meio da unidade de entrada / saída; - 160: posição do fim de curso esquerdo em relação ao ponto 102; a posição é definida por meio da unidade de entrada / saída; - 170: espaço entre a Área 1 e a Área 2 tendo uma dimensão inferior a 10 mm, de preferência com uma dimensão compreendida entre 2 e 3 mm, dependendo das capacidades de detecção do sensor indutivo utilizado.

[091] O ponto X ("reajuste" ou "encaminhamento"), ou X(Z), é definido como o ponto de reajuste do eixo, no momento da comutação do sinal indutivo.

[092] Vantajosamente, a dita unidade de controle 14 compreende: - um acionador do motor; - uma placa de circuito de controle do motor, por meio de sinais de um trem de pulsos e de sinais analógicos; - placas de circuitos de FPGA (Field Programmable Gate Array - Arranjo de Portas Programáveis em Campo).

[093] Em particular, a referida unidade de controle recebe dados de todos os sensores de comutação, executa um processamento de dados, se necessário, e transfere dados para a unidade de entrada / saída 15.

[094] Os citados atuadores de movimento 13 compreendem motores para moverem a mesa de trabalho, como por exemplo motores de passo / sem escovas / CC / CA.

[095] A unidade de entrada / saída 15 compreende um "sistema de controle de movimento" baseado em computador que manipula até nove eixos interpolados, definindo univocamente as leis de movimento.

[096] O referido sistema computadorizado é compatível com o código ISO e permite realizar simulações e operações em tempo real, a fim de controlar os parâmetros do motor, incluindo: - A frequência adequada do sinal; - Os perfis de aceleração e de velocidade trapezoidais; - A calibração do movimento do eixo; - A compensação de erro de folga.

[097] A unidade de entrada / saída 15 monitora os sinais de retorno (feedback) e de erro dos meios atuadores de movimento 13.

[098] Vantajosamente, o aparelho acima descrito compreende o uso de barras de comutação do sinal emitido pelos sensores de proximidade, tendo diferentes formatos e dimensões dependendo do procedimento de encaminhamento aplicado, do tipo de sensores, do posicionamento e do controle da mesa de trabalho / ferramentas.

[099] Depois de ter realizado o procedimento de "encaminhamento", é possível prosseguir, através de um movimento preciso e controlado de um corpo no espaço e da geração de outras superfícies detectáveis, por exemplo através de uma aspersão de tinta, para escanear e detectar, com sensores de proximidade similares, indutivos ou capacitivos, a presença de objetos na ausência de contato e de radiações.

PROCEDIMENTO PARA O ENCAMINHAMENTO E POSTERIOR POSICIONAMENTO DOS EIXOS DE UMA MÁQUINA DE CONTROLE NUMÉRICO POR MEIO DO APARELHO DESCRITO

[0100] É descrita a seguir uma forma de incorporação de um procedimento para o encaminhamento e posicionamento subsequente dos eixos de uma máquina de controle numérico por meio do aparelho descrito (figura 6a e figura 6b).

[0101] O referido procedimento compreende as seguintes etapas: - Detecção de presença / ausência de contato entre pelo menos um referido sensor 22 e a superfície da seção 18 da barra de comutação 10, perpendicular em relação ao eixo de detecção de pelo menos um mencionado sensor 22; - Movimentação rápida da mesa de trabalho, até perder ou encontrar novamente o contato de pelo menos um referido sensor 22 com a superfície da seção 18, perpendicular em relação ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor 22; - Movimentação lenta da mesa de trabalho em uma direção oposta à anterior, até encontrar ou perder novamente o contato de pelo menos um referido sensor 22 com a superfície da seção 18, perpendicular em relação ao eixo de detecção de pelo menos um citado sensor 22; - Movimentação lenta da mesa de trabalho em uma direção oposta à anterior, até perder ou encontrar novamente o contato de pelo menos um dito sensor 22 com a superfície da seção 18, perpendicular em relação ao eixo de detecção de pelo menos um referido sensor 22; - Salvamento das coordenadas do ponto de comutação 11; - Configuração do fim de curso esquerdo e do fim de curso direito da referida mesa de trabalho, dependendo do ponto de comutação 11 detectado; - Posicionamento da citada mesa de trabalho em uma área de trabalho predefinida.

[0102] Deve ser observado que a etapa de posicionamento antes do encaminhamento pode ser minimizada através de uma escolha adequada do ponto de comutação.

[0103] Além do mais, começando com o encaminhamento, a possibilidade de definir por meio de software os fins de curso esquerdo e direito de cada eixo individual permite realizar o posicionamento absoluto dentro de áreas de trabalho ajustáveis, de acordo com a conveniência, sem fazer nenhuma modificação de hardware nos aparelhos.

[0104] Em uma forma de incorporação preferida da invenção, no referido procedimento de encaminhamento e subsequente posicionamento dos eixos de uma máquina de controle numérico, é previsto que o referido deslocamento X(Z) seja detectado por meio da comutação do sinal indutivo do sensor indutivo 102, caracterizada por uma mudança de campo magnético.

[0105] O sinal do sensor indutivo 102 - uma variação muito rápida da corrente induzida no sensor - é transmitido para a unidade de controle 200, conectada ao sensor através de um cabo. A unidade de controle envia as informações para a unidade de entrada / saída 300, que apresenta em uma tela de vídeo, em tempo real, a variação e o valor de aquisição do sinal.

[0106] Quando a comutação ocorre, o ponto de encaminhamento é X(Z) = 101 = 102.

[0107] A posição do ponto de encaminhamento dentro da área de segurança da máquina depende de vários fatores. Como um exemplo, portanto não exaustivo, estão aqui listados alguns dos fatores mencionados: - A geometria da máquina, de acordo com as dimensões, facilidade de montagem, projeto, segurança, e fiação; - As dimensões internas e externas com referência à área de movimentação dos eixos da máquina; em uma forma de incorporação do sistema de posicionamento, é utilizada uma extensão para mover as referidas dimensões da Área 3 para a Área 4; - A otimização do tempo de ambas as operações de encaminhamento e de posicionamento da usinagem; o tempo total é reduzido com a introdução de barras de comutação; além disso, o tempo total pode ser reduzido posicionando-se o ponto zero da máquina no ponto onde ocorre o maior número de operações de usinagem, de acordo com a distribuição de probabilidade do eixo considerado; - Necessidade de evitar colisões; em alguns eixos a escolha do ponto de comutação afeta significativamente a segurança, e em uma forma de incorporação particular da invenção, o encaminhamento do eixo Z é direcionado para cima, para evitar colisões potenciais com objetos montados sobre a mesa de trabalho e cujo tamanho pode ser desconhecido; nesta forma de incorporação, não é provida uma barra de comutação, devido aos potenciais problemas de segurança gerados pela inversão de movimento que ocorre durante as etapas de pesquisa do ponto de comutação.

[0108] Em uma forma de incorporação preferida, o procedimento de encaminhamento ocorre a partir do eixo Z. O dito procedimento, de acordo com a presente invenção, permite definir com grande precisão, e exibir na tela de vídeo, a área de trabalho de cada máquina de controle numérico (1D, 2D ou 3D), permitindo, através de várias configurações, configurar as "posições zero" da máquina, ficando assim definidos os fins de curso por meio de software, e um espaço 3D onde interpolar a posição, a velocidade e o torque de cada eixo, incluindo a velocidade de rotação dos eixos.

[0109] Em uma forma de incorporação do procedimento de encaminhamento, o ponto em que o sensor muda o seu estado está localizado no meio do curso do eixo, proporcionando assim a referida atuação, reduzindo pela metade o tempo de encaminhamento.

[0110] A presente invenção foi descrita com fins ilustrativos e não limitativos, porém deve ser entendido que modificações e / ou modificações podem ser feitas pelos especialistas na técnica, sem fugir do relativo campo de proteção conforme definido pelas reivindicações aqui anexadas.

[0111] Como é evidente à luz do que foi mencionado acima, o referido aparelho para o encaminhamento e posterior posicionamento de eixos de uma máquina de controle numérico (CNC) permite a obtenção de um alto nível de precisão, com tempos essencialmente curtos.

[0112] Além disso, o citado aparelho conforme indicado permite atingir um nível de repetibilidade significativo das referidas operações.

[0113] Adicionalmente, o dito aparelho conforme especificado é capaz de prover uma proteção adequada para o(s) sensor(es), contra ruídos eletromagnéticos, vibrações, choques, poeira, sujeira, resíduos de usinagem e umidade, preservando a funcionalidade e a operação da máquina.

[0114] Além do mais, o referido aparelho conforme mencionado permite evitar substancialmente que os espaços de trabalho tenham os inconvenientes impostos pelos sensores mecânicos.

[0115] Além disso o referido aparelho, como mencionado, apresenta um alto nível de flexibilidade, permitindo assim alcançar, dentro da mesma máquina, a fácil detecção de deslocamentos, a realização de operações de contagem, e similares.

[0116] Por outro lado, o referido aparelho conforme especificado possui uma estrutura essencialmente simples, de fácil manutenção e custo relativamente reduzido.

[0117] Além disso, a presente invenção provê ainda um procedimento para o encaminhamento e o posicionamento subsequente dos eixos de uma máquina de controle numérico por meio do aparelho acima mencionado.

[0118] Como ficou claro a partir do que foi exposto acima, a presente invenção permite que os objetivos estabelecidos na introdução desta descrição sejam alcançados de maneira simples e eficaz.

Claims

1. APARELHO PARA ENCAMINHAMENTO E SUBSEQUENTE POSICIONAMENTO DOS EIXOS DE UMA MÁQUINA DE CONTROLE NUMÉRICO, compreendendo: meios atuadores de movimento (13), conectados operativamente a meios motores, para moverem a mesa de trabalho do dito aparelho; uma unidade de controle (14); uma unidade de entrada / saída (15), conectada operacionalmente à dita unidade de controle (14), para a definição de pelo menos um eixo de trabalho; o dito aparelho sendo caracterizado por compreender pelo menos um sensor de comutação (12, 21, 22), do tipo indutivo ou do tipo capacitivo, pelo menos uma barra de comutação (10, 30) para a definição de pelo menos um ponto de comutação (11, 34), identificado em pelo menos uma dita mesa de trabalho de máquina por meio de pelo menos um dito sensor de comutação (12, 21, 22), com os ditos sensores de comutação (12, 21, 22) e pontos de comutação (11, 34) sendo fixos ou móveis, pelo menos uma barra de comutação (10, 30) compreendendo uma área de detecção para pelo menos um dito sensor de comutação (12, 21, 22), tal área sendo compartilhada em uma primeira (18, 31) e respectivamente uma segunda (17, 32) seções de detecção, e uma pluralidade de áreas de proteção e de fixação (16), e um alojamento de sensor (20) para inserção, proteção e deslizamento de um ou mais sensores de comutação, em que os pontos de comutação (11, 34) correspondem aos pontos de conexão entre a primeira (18, 31) e a segunda (17, 32) seção de detecção; de modo que, por meio de uma alta frequência de comutação do sinal emitido por pelo menos um dito sensor (12, 21, 22) para pelo menos um eixo, e com um alto nível de confiabilidade de pelo menos um dito sensor (12, 21, 22), que opera sem contato e em um ambiente essencialmente imune a ruídos eletromagnéticos, vibrações, impactos, poeira, sujeira, resíduos de usinagem e umidade, o encaminhamento e posicionamento de pelo menos um dito eixo é feito com alto nível de precisão e repetibilidade.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita barra de comutação (10) compreender uma ranhura que define a dita seção de detecção (17) e dito pelo menos um ponto de comutação (11).

3. APARELHO, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por pelo menos uma dita barra de comutação (10) ser feita de material ferromagnético, e compreender as ditas áreas de proteção e de fixação (16) e as ditas primeira (18) e respectivamente segunda (17) seções de detecção.

4. APARELHO, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por pelo menos uma dita barra de comutação ser feita de material dielétrico, e compreender as ditas áreas de proteção e de fixação e as ditas primeira e respectivamente segunda seções de detecção.

5. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por as ditas primeira (18) e respectivamente segunda (17) seções de detecção serem feitas de materiais diferentes.

6. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a dita barra de comutação ter um formato essencialmente circular.

7. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a dita barra de comutação compreender uma pluralidade de camadas feitas de materiais diferentes.

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a dita barra de comutação ser feita de material dielétrico flexível.

9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as ditas seções (17) e (18) serem adjacentes, terem alturas diferentes, e terem suas superfícies relativas perpendiculares ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor (12), montado perpendicularmente em relação ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor (12).

10. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a distância entre pelo menos um dito sensor de comutação (12) em relação à superfície da dita primeira seção de detecção (18), perpendicular ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor (12), ser menor que a distância de detecção máxima de pelo menos um dito sensor (12).

11. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por pelo menos uma dita barra de comutação (30) ser feita de múltiplos materiais, cada material tendo características ferromagnéticas apropriadas, com a dita barra de comutação compreendendo uma primeira seção de material (31), uma segunda seção de material (32), uma superfície de contato (33), um ponto de comutação (34), uma seção de material protetor e de suporte (35), e a espessura das seções (31) e (32) estando compreendida entre 1 e 10 mm e por os pontos de comutação (11, 34) corresponderem aos pontos de conexão entre a primeira seção de material (31) e a segunda seção de material (32).

12. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a dita barra de comutação (10, 30) ter um comprimento mínimo igual ao curso da mesa de trabalho na qual ela está montada.

13. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito alojamento de sensor (20) compreender meios de fiação (24) e (25) e de aparafusamento (23) para o ajuste da posição de cada sensor (21) e (22).

14. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito alojamento de sensor, e respectivamente pelo menos um dito sensor de comutação, compreender meios de recepção / transmissão sem fio, para interação operativa com relação à dita unidade de controle, respectivamente a dita unidade de entrada/saída.

15. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a dita unidade de controle (14) compreende: um acionador do motor; uma placa de circuito de controle do motor, por meio de sinais de um trem de pulsos e de sinais analógicos; - placas de circuitos de FPGA; a dita unidade de controle de identificação sendo caracterizado por receber dados de todos os sensores de comutação (12), realizar o processamento de dados, se necessário, e transferir dados para a unidade de entrada / saída (15).

16. PROCEDIMENTO PARA ENCAMINHAMENTO E SUBSEQUENTE POSICIONAMENTO DOS EIXOS DE UMA MÁQUINA DE CONTROLE NUMÉRICO, por meio do aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender as seguintes etapas: detecção de presença / ausência de contato entre pelo menos um dito sensor (22) e a superfície da primeira seção de detecção (18) da barra de comutação (10), perpendicular em relação ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor (22); primeira movimentação da mesa de trabalho, até perder ou encontrar novamente o contato de pelo menos um dito sensor (22) com a superfície da primeira seção de detecção (18), perpendicular em relação ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor (22); segunda movimentação da mesa de trabalho em uma direção oposta à direção de movimento anterior, até encontrar ou perder novamente o contato de pelo menos um dito sensor (22) com a superfície da primeira seção de detecção (18), perpendicular em relação ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor (22); terceira movimentação da mesa de trabalho em uma direção oposta à direção de movimento anterior, até perder ou encontrar novamente o contato de pelo menos um dito sensor (22) com a superfície da primeira seção de detecção (18), perpendicular em relação ao eixo de detecção de pelo menos um dito sensor (22); salvamento das coordenadas do ponto de comutação (11); configuração do fim de curso esquerdo e do fim de curso direito da dita mesa de trabalho, dependendo do ponto de comutação (11) detectado; posicionamento da dita mesa de trabalho em uma área de trabalho predefinida.