BR112015018000B1 - Método para detectar a posição recíproca entre um cilindro e um pistão em um conjunto cilindro-pistão hidráulico ou pneumático - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA DETECTAR A POSIÇÃO RECÍPROCA ENTRE UM CILINDRO E UM PISTÃO EM UM CONJUNTO CILINDRO-PISTÃO HIDRÁULICO OU PNEUMÁTICO, BEM COMO UM CONJUNTO CILINDRO-PISTÃO PARA IMPLEMENTAR ESSE MÉTODO, compreende método para detectar a posição recíproca entre um cilindro e um pistão em um conjunto de cilindro-pistão, incluindo as seguintes fases: instalação de um conjunto de cilindro-pistão que caracteriza pelo menos um corpo tubular (2) que apresenta pelo menos um suporte de acomodação de passagem (6); pelo menos um corpo móvel (5) que pode ser longitudinalmente deslocado nesse corpo tubular (2), caracterizando pelo menos uma área da referência (5c) que se estende para uma parte (5d) na superfície desse corpo móvel (5); pelo menos meios da detecção (7) que podem ser acomodados nesse suporte de acomodação de passagem (6), orientado na direção do corpo móvel (5) e com a finalidade de detectar a presença ou a ausência dessa área de referência (5c) em uma de suas áreas de detecção (7c), e de gerar pelo menos um sinal elétrico de saída correspondente (s7), como uma resposta à possível detecção dessa área de referência (5c); pelo menos uma unidade de controle de elaboração e programa (8), com o objetivo de receber como entrada pelo menos um desses sinais (...).

Description

Assunto:

[0001] O presente pedido de patente de invenção abrange um método para detectar a posição recíproca entre um cilindro e um pistão em um conjunto cilindro-pistão hidráulico ou pneumático.

[0002] Além disso, o presente pedido de patente de invenção abrange um conjunto cilindro-pistão hidráulico ou pneumático para implementar esse método.

[0003] No estado da técnica, a fim de detectar a posição mútua ou recíproca entre um cilindro e um respectivo pistão deslizável nele, a haste de pistão rígida com o pistão, por exemplo, feita de aço, é fornecida com uma ou mais áreas da referência, que podem ser detectadas pelos meios de detecção apropriados fornecidos no respectivo cilindro. Mais particularmente, cada área da referência é obtida normalmente na superfície da haste do pistão, por exemplo, por meio de um processamento a laser ao longo de uma extensão maior ou menor de um arco da circunferência da transversal circular dele, e se estende ao longo do eixo da haste do pistão com um comprimento predeterminado que varia geralmente de 1 mm a 7 mm, de acordo com os requisitos do operador.

[0004] Os meios de detecção de uma área de referência são geralmente fornecidos em uma das duas extremidades do cilindro, recebidos em um assento de recepção formado ali e que fica de frente para a haste do pistão do conjunto cilindro-pistão. Esses meios de detecção são projetados para detectar a presença ou a ausência da área de referência na haste de pistão em uma área de detecção ou uma parte dela, uma vez que a área da referência está nessa zona de detecção durante o curso do pistão dentro do cilindro.

[0005] Os meios de detecção usados geralmente para detectar uma área de referência na haste do pistão têm base na diferença na radiação de luz refletida incidente na haste do pistão dentro ou fora da área da referência. Geralmente há uma radiação de luz incidente nessa extremidade, incluindo um meio de emissão em uso, na superfície da haste de pistão na área de detecção, e um respectivo meio de recepção projetado para receber essa radiação refletida pela superfície da haste do pistão. A radiação de luz é refletida quase totalmente pela superfície da haste do pistão que não tem uma área de referência, enquanto a radiação é absorvida mais ainda pela superfície que compõe a área de referência. Da mesma forma, o sinal elétrico a ser processado na saída do meio de recepção, que é normalmente de um tipo analógico, terá uma amplitude mais baixa em uma área de referência com relação àquela área detectável em uma parte da haste do pistão que não tem essa área. O sinal de saída gerado pelo meio de recepção é processado posteriormente por uma unidade de processamento de dados apropriada. Na saída dessa unidade de processamento de dados, uma vez que a área de referência foi detectada na haste do pistão, um sinal elétrico de detecção apropriado é gerado, normalmente tendo um formato de pegada, que será usado para o processamento subsequente, dependendo do uso do conjunto cilindro- pistão.

[0006] Por exemplo, se o conjunto cilindro-pistão estiver montado de forma conhecida no eixo de um carro fornecido com as rodas e a detecção da área de referência pelo meio de detecção corresponder ao alinhamento de cada roda em um plano ortogonal em relação à linha longitudinal do eixo, o sinal de detecção pode ser enviado à unidade de controle do carro para obstruir o movimento da roda nesse plano ortogonal.

[0007] Os conjuntos cilindro-pistão do estado da técnica têm uma série de inconvenientes.

[0008] Em primeiro lugar, o meio de detecção no tempo detecta a presença ou a ausência da área de referência na haste do pistão de uma maneira cada vez menos precisa, porque se deteriora, devido ao uso prolongado do conjunto cilindro-pistão. As condições de funcionamento frequentemente extremas, por exemplo, em temperaturas muito baixas ou muito altas, também afetam o funcionamento do meio de detecção e os outros componentes do conjunto cilindro-pistão, o que resulta em uma detecção não confiável ou na falha ao detectar a área de referência na área de detecção.

[0009] Uma outra limitação dos conjuntos cilindro-pistão do estado da técnica é que eles não satisfazem as exigências dos operadores na técnica, que experimentam a necessidade de ajustar a tendência do sinal de detecção (no jargão, chamado de "campo da ação") de uma maneira simples e econômica, dependendo das aplicações. Como se sabe, a tendência desse tipo de sinal elétrico de detecção depende também do tamanho da área de referência fornecida na haste do pistão.

[00010] Em algumas aplicações, pode acontecer de o sinal elétrico da detecção na saída da unidade de processamento de dados ser usado para acionar uma luz de advertência, e de, como uma resposta à luz de advertência acesa seno acionada, um operador dever executar operações específicas. Nesse caso, é preferível que a luz de advertência seja mantida acesa ou apagada em intervalos suficientemente longos de tempo, de modo que um sinal claramente interpretável seja emitido ao operador. Entretanto, acontece com frequência de o sinal da detecção estar intermitente, devido às vibrações que o conjunto cilindro-pistão experimenta em algumas aplicações específicas, ou devido ao intervalo de tempo durante o qual a área de referência permanece no meio de detecção ser curto. Por esses motivos, a luz de advertência continua acendendo e apagando, emitindo, assim, um sinal que é difícil de ser interpretado pelo operador.

[00011] A fim de compensar o efeito indesejado mencionado acima, é preferível que a largura da área da referência na haste do pistão seja grande, de modo que o sinal de saída alto ou baixo correlacionado a ela a partir do meio de detecção fique estável por um tempo mais longo, com as mesmas condições de funcionamento em relação ao caso em que a largura da área de referência é menor ao longo da haste do pistão.

[00012] Em outras circunstâncias, por exemplo, quando o sinal da detecção da saída da unidade de processamento de dados é enviado para o conjunto do atuador automatizado, é preferível que o conjunto do atuador automatizado esteja energizado prontamente quando o sinal de detecção estiver sendo gerado. Nesse caso, seria preferível que a largura da área da detecção ao longo da haste do pistão fosse reduzida ou, em outras palavras, que o "campo de ação" fosse mais limitado ou estreito. No caso mencionado acima, em que, por exemplo, o conjunto cilindro-pistão é montado de maneira conhecida no eixo de um carro fornecido com as rodas e a detecção da área de referência pelo meio de detecção corresponde a colocar cada roda dentro um plano ortogonal à linha central longitudinal do eixo, com a largura mais estreita da área de referência ao longo da haste do pistão, e a detecção da posição de cada roda dentro desse plano de forma mais precisa e confiável. O conjunto do atuador automatizado estará energizado, a fim de limitar a rotação de cada roda dentro do plano, assim que o sinal de detecção for gerado.

[00013] Conforme mencionado acima, a fim ajustar o formato do sinal de detecção de saída da unidade de processamento de dados, o operador até agora só tinha a possibilidade de receber os conjuntos cilindro-pistão fornecidos com as áreas de referência de larguras diferentes ao longo do eixo da haste do pistão, e a montar, de cada vez, os que eram fornecidos com as dimensões adequadas, a fim satisfazer as suas necessidades.

[00014] Está claro que esse procedimento é economicamente inconveniente para o operador, bem como é complexo para ser implementado, pois ele requer que a cada vez seja feita a seleção entre os conjuntos cilindro-pistão disponíveis do conjunto mais apropriado, devido às circunstâncias e ao uso de um ou outro.

[00015] Da mesma forma, o objeto principal do presente pedido de patente de invenção é fornecer um método para detectar a posição recíproca entre um cilindro e um pistão em um conjunto cilindro-pistão que seja preciso e confiável.

[00016] Um outro objeto do presente pedido de patente de invenção é fornecer um método para detectar a posição recíproca entre um cilindro e um pistão em um conjunto cilindro-pistão, que seja prático de ser implementado.

[00017] Mais um objeto do presente pedido de patente de invenção é fornecer um conjunto cilindro-pistão para implementar o método de detectar a posição recíproca entre um cilindro e um pistão, que seja fácil de fabricar a custos competitivos.

[00018] Ainda um outro objeto do presente pedido de patente de invenção é fornecer um conjunto cilindro-pistão para implementar o método de detectar a posição recíproca do cilindro e do pistão, que responde à detecção da área de referência, de acordo com os intervalos de tempo praticamente ajustáveis pelo operador.

[00019] De acordo com um primeiro aspecto do presente pedido de patente de invenção, é fornecido um método para detectar a posição recíproca de um cilindro e de um pistão dentro de um conjunto cilindro- pistão. Esse método compreende as seguintes etapas: disposição de um conjunto cilindro-pistão, incluindo: a. pelo menos um corpo tubular que tenha pelo menos um assento de recepção total; b. pelo menos um corpo móvel longitudinalmente traduzível no referido corpo tubular, cujo referido corpo móvel seja fornecido com pelo menos uma área de referência que se estenda por uma parte na superfície do referido corpo móvel, ao longo do eixo longitudinal do referido corpo móvel; c. pelo menos um meio de detecção, receptível no referido item por meio de um assento de recepção do referido corpo tubular, na direção do referido corpo móvel no referido corpo tubular e projetado para detectar a presença ou a ausência da referida área de referência em uma área de detecção, e gerar pelo menos um sinal elétrico de saída correspondente, em resposta à detecção ou não da referida área da referência do referido corpo móvel; d. pelo menos uma unidade de controle de programa e processamento, projetada para receber na entrada pelo menos um sinal elétrico de saída dos referidos meios de detecção e gerar na saída pelo menos um sinal elétrico de detecção; ativação desses meios de detecção; processamento de pelo menos um sinal de saída desse meio de detecção por pelo menos uma unidade de controle de programa e processamento, a etapa de processamento incluindo uma comparação entre pelo menos um sinal elétrico da saída e os valores-limite de referência máximos e mínimos correspondentes; geração, com base no referido processamento, de um sinal elétrico de detecção pelo referido item em pelo menos uma unidade de controle de programa e processamento; caracterizado por esses valores-limite de referência máximos e mínimos sejam periodicamente atualizáveis.

[00020] De acordo com um aspecto adicional do presente pedido de patente de invenção, um conjunto cilindro-pistão é fornecido para implementar o método de detecção, de acordo com o primeiro aspecto do presente pedido de patente de invenção, compreendendo: menos um corpo tubular com pelo menos um assento de recepção total; pelo menos um corpo móvel longitudinalmente traduzível ao longo do eixo longitudinal no referido corpo tubular, cujo referido corpo tubular seja fornecido com pelo menos uma área de referência que se estenda por uma parte na superfície desse corpo móvel, ao longo do eixo longitudinal do referido corpo móvel; pelo menos um meio de detecção, receptível no referido item por meio de um assento de recepção do referido corpo tubular, na direção do referido corpo móvel no referido corpo tubular e projetado para detectar a presença ou a ausência da área de referência mencionada em uma área de detecção, e gerar pelo menos um sinal elétrico de saída correspondente, em resposta à detecção ou não da área da referência do referido corpo móvel; pelo menos uma unidade de controle de programa e processamento, projetada para receber na entrada pelo menos um sinal elétrico dos referidos meios de detecção e gerar como saída pelo menos um sinal elétrico de detecção; caracterizado por essa unidade de controle e processamento abrange pelo menos um estágio de pré-processamento para pelo menos um sinal elétrico de saída e esses meios de detecção são receptivos de forma removível com um assento de recepção, de acordo com pelo menos uma configuração operacional, de forma que, dependendo pelo menos de uma configuração operacional, o sinal elétrico de saída desse estágio de pré-processamento de uma unidade de controle de programa e processamento tenha, em uma parte da detecção dessa área de referência, urna largura que seja substancialmente igual ou mais estreita ou mais larga que a largura da parte da área de referência no corpo móvel.

[00021] Outros aspectos e vantagens do presente pedido de patente de invenção aparecerão a partir da seguinte descrição detalhada de uma aplicação atualmente preferida, dada como um exemplo sem limitação em referência aos desenhos anexados.

[00022] A figura 1 mostra uma visualização transversal lateral do conjunto cilindro-pistão para implementar o método, de acordo com o presente pedido de patente de invenção.

[00023] A figura 2 mostra na parte superior, um formato típico de um sinal analógico a ser elaborado na saída do meio de detecção fornecido no conjunto cilindro-pistão da Figura 1 e, na parte inferior, no respectivo sinal de detecção, na saída da unidade de controle de programa e processamento de dados, fornecido também no conjunto cilindro-pistão da Figura 1, respectivamente.

[00024] A figura 3 ilustra um fluxograma do método para detectar a posição recíproca entre o cilindro e o pistão, de acordo com o presente pedido de patente de invenção.

[00025] As figuras 4a e 4b ilustram o fluxograma da etapa de processamento da saída do sinal do meio de detecção, de acordo com uma primeira e uma segunda aplicações, para o conjunto cilindro-pistão para implementar o método, de acordo com o presente pedido de patente de invenção, respectivamente.

[00026] A figura 5 mostra um fluxograma do método para atualizar os valores-limite de referência empregados no método, de acordo com o presente pedido de patente de invenção.

[00027] A figura 6 é um fluxograma do procedimento de calibração para o meio de detecção do conjunto cilindro-pistão, de acordo com o presente pedido de patente de invenção.

[00028] A figura 7 mostra a visualização superior do conjunto cilindro- pistão da Figura 1 e, no detalhe, o assento de recepção para o respectivo meio de detecção.

[00029] A figura 8 é a vista superior da unidade do cilindro-pistão da Figura 1, em que o meio de detecção é introduzido, de acordo com uma primeira configuração operacional opcional.

[00030] A figura 9 é a vista superior da unidade do cilindro-pistão da Figura 1, em que o meio de detecção é introduzido, de acordo com uma segunda configuração operacional opcional.

[00031] A Figura 10 mostra duas configurações operacionais particulares dos meios de emissão e recepção dos meios de detecção do conjunto cilindro-pistão, de acordo com o presente pedido de patente de invenção, uma paralela e a outra ortogonal ao eixo longitudinal do conjunto cilindro-pistão, respectivamente.

[00032] A figura 11 ilustra graficamente os sinais de entrada e de saída de um estágio de pré-processamento da unidade de controle de programa e processamento do conjunto cilindro-pistão, de acordo com uma primeira aplicação do presente pedido de patente de invenção, em que o meio de detecção é organizado de acordo com uma configuração paralela à linha central longitudinal do conjunto cilindro-pistão.

[00033] A figura 12 ilustra graficamente os sinais de entrada e de saída de e para um estágio de pré-processamento, como na Figura 11, em que o meio de detecção é organizado de acordo com uma configuração ortogonal ao eixo longitudinal do conjunto cilindro-pistão.

[00034] A figura 13 mostra graficamente os sinais de entrada e de saída de um estágio de pré-processamento da unidade de controle de programa e processamento do conjunto cilindro-pistão, de acordo com uma segunda aplicação do presente pedido de patente de invenção, em que o meio de detecção é organizado de acordo com uma configuração paralela à linha central longitudinal do conjunto cilindro- pistão.

[00035] A Figura 14 ilustra graficamente os sinais de entrada e de saída de e para um estágio de pré-processamento, como na Figura 13, em que o meio de detecção é organizado de acordo com uma configuração ortogonal ao eixo longitudinal do conjunto cilindro-pistão.

[00036] Nos desenhos anexos, as peças ou os componentes similares ou idênticos foram atribuídos ao mesmo numeral da referência.

[00037] Agora, em relação à Figura 1, deve-se observar que um conjunto cilindro-pistão fornecido para implementar o método, de acordo com o presente pedido de patente de invenção, é indicado geralmente com um número de referência 1 e abrange um corpo tubular 2, por exemplo, tendo uma transversal circular, fechado em suas extremidades pelas paredes principais respectivas 3 e 4, cada uma apresentando uma abertura 3a e 4a. No corpo tubular 2, um corpo móvel 5 é montado de forma a ser transformado, ao longo de seu eixo longitudinal. O corpo móvel 5 compreende normalmente um pistão 5a e uma haste de pistão 5b fixada nele. O corpo móvel 5 e, em especial, a haste do pistão 5b excedem o corpo tubular fixo 2 pelas aberturas diretas 3a e 4a obtidas a partir dele.

[00038] O corpo móvel 5 do conjunto cilindro-pistão e, mais especificamente, da haste do pistão 5b apresenta uma área de referência 5c obtida, por exemplo, por meio do processamento a laser da superfície, por exemplo, feito de aço, obtido de forma vantajosa em torno de toda a haste do pistão, ao longo da circunferência limitada pela transversal e estendido para uma parte predefinida 5b, por exemplo, igual a 1 mm ou 3 mm ou 7 mm, no sentido longitudinal da haste do pistão.

[00039] No corpo tubular 2 do conjunto cilindro-pistão, de acordo com o presente pedido de patente de invenção, um assento de recepção total 6 também é fornecido, projetado para receber e manter acoplado nele o meio de detecção 7, o qual é receptível no assento de recepção em direção ao corpo móvel 5 do conjunto cilindro-pistão. O assento de recepção total 6 é obtido preferivelmente em uma das paredes principais do corpo tubular 2, no caso específico ilustrado na parede principal 3. Se desejado, o assento de recepção pode também ser obtido no corpo tubular em uma parte central dele.

[00040] Com essa configuração, um especialista compreenderá facilmente que a configuração geométrica peculiar da área 5c da referência no corpo móvel 5 é sempre detectável pelo meio de detecção 7, não obstante a rotação recíproca entre o corpo fixo 2 e o corpo móvel 5 do conjunto cilindro-pistão.

[00041] O meio de detecção 7 do conjunto cilindro-pistão, de acordo com o presente pedido de patente de invenção, abrange pelo menos um dos meios de emissão 7a da radiação de luz RL, de frente para o corpo móvel 5 e, especialmente, a haste do pistão 5b, e é projetado, no uso, para gerar a radiação de luz RL para o corpo móvel 5. De maneira vantajosa, o meio de detecção 7 compreende também pelo menos um dos meios de recepção 7b para as radiações de luz refletidas pelo corpo móvel 5. 0 meio de detecção 7 delimita uma área ou zona de detecção 7c, caracterizado pelo meio de emissão 7a e o meio de recepção 7b emitirem e detectarem as radiações de luz RL, respectivamente.

[00042] 0 meio de detecção 7 do conjunto cilindro-pistão, apenas como o meio do sensor do estado da técnica, emprega a diferença na reflexão das radiações de luz RL, incidentes no corpo móvel 5 na parte interna ou externa da área de referência. Na verdade, quando as radiações de luz incidem no corpo móvel 5 na área de referência 5c, elas são absorvidas em sua maioria, de modo que somente uma fração delas seja refletida e detectada em conformidade pelo meio de recepção 7b. Por outro lado, quando as radiações de luz RL incidem em uma parte do corpo móvel 5 fora da área de referência 5c, elas são, na maioria, refletidas e dirigidas para os meios de recepção 7b.

[00043] Cada meio de recepção 7b gera um sinal de salda da forma de onda em forma de pegada s7, geralmente analógico, por exemplo, do tipo mostrado na Figura 2. Esse sinal s7 tem uma amplitude mais elevada (aproximadamente similar à tensão da alimentação do meio de detecção Vcc), sempre que, na área ou na zona de detecção 7c do meio de detecção 7, uma parte do corpo móvel 5 estiver presente sendo externa à área de referência 5c. Por outro lado, quando a área de referência 5c está na área de detecção 7c, o sinal s7 tem uma amplitude mais baixa.

[00044] Como uma vantagem, cada meio de recepção 7b do meio de detecção 7 é configurado, de modo que a diferença entre a amplitude do sinal detectada na área de referência 5c e a amplitude do sinal detectada em uma área externa seja, assim, considerável, por exemplo, igual a aproximadamente Vcc/2. Sabe-se que, quando a área de referência 5c é detectada, o tempo de intervalo do sinal de saída de cada meio de recepção 7b depende não somente da largura espacial 5b da área de referência, mas também da velocidade do curso do corpo móvel 5 com relação ao corpo tubular fixo 2.

[00045] 0 conjunto cilindro-pistão de acordo com o presente pedido de patente de invenção, abrange uma unidade de controle de programa e processamento 8, interna ou externa ao meio de detecção 7, que é projetada receber e analisar o sinal elétrico de saída s7 de cada meio de recepção. Com base no processamento do sinal ou dos sinais de entrada recebidos, normalmente do tipo analógico, a unidade de controle de programa e processamento 8 gera na saída um sinal de detecção s8, geralmente do tipo digital.

[00046] De acordo com uma primeira aplicação do presente pedido de patente de invenção, o meio de detecção 7 do conjunto cilindro-pistão abrange somente um meio de emissão 7a da radiação de luz RL e somente um meio de recepção 7b. Nesse caso, o sinal de saída s8 da unidade de controle de programa e processamento 8 tem um formato do tipo mostrado na Figura 2.

[00047] De acordo com um segundo exemplo do ajuste para o presente pedido de patente de invenção, o meio de detecção 7 abrange pelo menos um meio de emissão 7a e uma série de meios de recepção 7b. Nesse caso, por exemplo, na Figura 10, duas configurações particulares são mostradas, caracterizado por dois pares de emissão- recepção 7a-7b, indicados como Si e 52, serem colocados lado a lado, porém, outras configurações não são excluídas, por exemplo, combinações de um meio de emissão 7a e dois meios de recepção 7b colocado do lado oposto em relação ao meio de emissão.

[00048] 0 meio de detecção 7, de acordo com a segunda aplicação, pode ser introduzido nos assentos de recepção 6 respectivos de forma vantajosa, fornecido no corpo fixo 2 do conjunto cilindro-pistão, de tal maneira que o meio de emissão 7a e os diversos meios de recepção 7b sejam distribuídos de acordo com uma configuração operacional, por exemplo, paralela ou ortogonal ao eixo longitudinal do conjunto cilindro-pistão (Figuras de 11 a 14). 0 especialista compreenderá facilmente que outras configurações operacionais são possíveis, por exemplo, caracterizado pelo meio de emissão 7a e os meios de recepção 7b serem recebidos no assento de recepção 6 do corpo fixo 2 do conjunto cilindro-pistão, alinhado de acordo com um ângulo entre 00 e 90° com relação ao eixo longitudinal do conjunto cilindro-pistão.

[00049] Nas configurações especiais mostradas nas Figuras de 11 a 14, os pares de emissão-recepção Si e S2 são colocados lado a lado, a fim de formar uma configuração paralela ou ortogonal ao eixo longitudinal do conjunto cilindro-pistão, de modo que os meios de recepção 7b respectivos se localizem em ambas as extremidades (próxima e distante) de cada configuração. Como opção, os pares de emissão-recepção dos meios de detecção podem ser colocados em contato ou ser espaçados entre um e outro, mantendo a configuração acima mencionada, ou seja, com o respectivo meio de recepção 7b oposto em relação a um ou mais meios de emissão. O especialista compreenderá que outras configurações dos meios de emissão 7a e de recepção 7b são possíveis. Por exemplo, o meio de recepção 7a e o meio de recepção 7b podem ser alternados.

[00050] Com essa configuração do meio de emissão 7a e de recepção 7b do meio de detecção 7, a unidade de controle de programa e processamento 8 abrange um vantajoso estágio de pré-processamento para os sinais de saída s7 de cada um dos meios de recepção 7b. Esse estágio de préprocessamento emprega uma porta lógica selecionada entre AND (E), OR (OU), SUM (SOMA), PRODUCT (PRODUTO), DIFFERENCE (DIFERENÇA) ou DIVISION (DIVISÃO), ou uma combinação de um desses itens. É fácil de compreender que, de acordo com a porta ou as portas lógicas empregadas, o sinal sp, que sai do estágio de pré-processamento, que será processado subsequentemente pela unidade de controle de programa e processamento 8, apresentará, na parte que corresponde à detecção da área de referência 5c pelo meio de detecção 7, uma abertura mais larga ou mais estreita que a abertura real 5d da área de referência 5c ao longo do eixo longitudinal do corpo móvel 5.

[00051] Por exemplo, no caso especial, caracterizado pelo meio de detecção 7 e, especialmente, pelos pares de emissão-recepção Si, 52 serem distribuídos em uma configuração operacional paralela ao eixo longitudinal do conjunto cilindro-pistão, a saída do sinal sp do estágio de pré-processamento mostrará, na parte que tem uma amplitude mais baixa, uma largura mais estreita que a largura real 5d da área de referência 5c no corpo móvel 5, se a porta lógica OR (OU) for usada (Figura 13). Por outro lado, se, sob as mesmas condições operacionais, a mesma configuração do meio de detecção 7 for colocada de forma ortogonal ao eixo do conjunto cilindro-pistão, a saída do sinal elétrico do estágio de pré-processamento mostrará, na parte que tem uma amplitude mais baixa, uma largura aproximadamente igual à largura real 5d da área de referência 5c (Figura 14).

[00052] Em um outro caso, caracterizado pelo meio de detecção 7 estar colocado em uma configuração paralela ao eixo longitudinal do conjunto cilindro-pistão, mas a porta lógica empregada ser AND (E), a saída do sinal sp do estágio de pré-processamento mostrará uma abertura maior/mais larga que a abertura 5d da área de referência 5c no corpo móvel 5 do conjunto cilindro-pistão (Figura 11). Por outro lado, se, sob as mesmas condições operacionais, a mesma configuração do meio de detecção 7 for colocada de forma ortogonal ao eixo do conjunto cilindro-pistão, a saída do sinal elétrico sp do estágio de pré- processamento mostrará, na parte que tem uma amplitude mais baixa, uma largura substancialmente igual à largura real 5d da área de referência 5c (Figura 12).

[00053] O especialista compreenderá facilmente que mudando a distância entre o meio de recepção 7b, na configuração paralela ao eixo longitudinal do conjunto cilindro-pistão, dependendo da porta da lógica usada no estágio de pré-processamento, uma saída do sinal elétrico sp do estágio de pré-processamento será obtida tendo uma largura entre aproximadamente 0 e 2 vezes a largura real da área de referência 5c no corpo móvel 5 do conjunto cilindro-pistão.

[00054] Da mesma forma, devido à introdução do estágio de pré-processamento descrito acima, um operador que quer ajustar o "campo de ação" da unidade ao manter o mesmo conjunto cilindro-pistão somente tem que mover o meio de detecção 7 em seu assento de recepção 6 de uma configuração operacional para a outra. Consequentemente, não é mais necessário selecionar entre os diferentes conjuntos cilindro-pistão, cada um fornecido com uma área de referência 5c com uma largura diferente 5d, o que é o mais adequado para ser usado na aplicação.

[00055] A detecção da posição recíproca entre o corpo fixo 2 e o corpo móvel 5 do conjunto cilindro-pistão 1, conforme descrito acima, é extremamente simples e confiável.

[00056] Esse tipo de detecção - veja a Figura 3 - fornece a ativação dos meios de detecção 7 na etapa inicial 100. Em uma etapa posterior 200, ocorre o processamento da saída do sinal elétrico dos meios de detecção e, em uma etapa adicional 300, a emissão de um sinal de detecção s8 é gerada pela unidade de controle de programa e processamento, com base na elaboração realizada por ela.

[00057] Com referência em especial à elaboração do sinal na etapa 200 - veja a Figura 4a - no caso caracterizado pelo meio de detecção 7 envolver, de acordo com a primeira aplicação do conjunto cilindro- pistão descrita acima, um único meio de emissão 7a e um único meio de recepção 7b, o sinal elétrico de saída s7, gerado pelo meio de recepção 7b do meio de detecção 7, é apropriadamente testado na etapa 210 (por exemplo, em uma frequência de amostragem aproximadamente igual a 1 kHz) e comparado, na etapa 220, aos valores-limite de referência Smáx e Sí1, que são atualizáveis de maneira vantajosa, no sentido de que podem ser periodicamente atualizados, a fim considerar variações potenciais no sinal s7, como será explicado melhor abaixo. Como se sabe, as variações de sinal s7 podem ser causadas, por exemplo, pelo envelhecimento dos meios de emissão 7a, por variações da temperatura, pela presença de óleo na haste do pistão 5b no pistão 5a, pelos meios de detecção 7 ficarem mais distantes ou mais próximos do corpo móvel 5 ou, também, podem ser causadas por erros de montagem do conjunto cilindro-pistão no eixo correspondente, bem como pela presença de riscos no corpo móvel. 5, levando a um potencial modificação na reflexão da radiação de luz incidente.

[00058] Especialmente, a atualização periódica desses valores-limite de referência Smáx e Smín é executada, em paralelo à etapa 220, na etapa 221, caracterizado por cada amostra de sinal elétrico s7 de saída dos meios de detecção 7 ser classificada com base em sua amplitude, de acordo com três classes diferentes:

[00059] Área de referência, se sua amplitude for mais baixa que um primeiro valor limite mínimo PSmín, configurado pelo fabricante;

[00060] ausência da área de referência, se a amplitude do sinal for mais alta que um primeiro valor limite PSmáx, configurado pelo fabricante;

[00061] indeterminado, quando a amostra detectada tiver uma amplitude intermediária entre o primeiro valor limite mínimo PSmín e o primeiro valor limite máximo PSmáx (histerese), configurado pelo fabricante e armazenado previamente na unidade de controle de programa e processamento 8, por exemplo, em uma memória EEPROM.

[00062] Uma vez que uma determinada quantidade de amostras é coletada por cada classe, por exemplo, 200 amostras, a média da amostra é calculada e os valores-limite de referência variáveis Smín e Smáx são atualizados de acordo com o seguinte critério: Smín=(média na área de referência+média na área de referência de ausência)—histerese 2 Smáx=(média na área de referência+média na área de referência de ausência)+histerese 2 em que a histerese é um valor entre, por exemplo, 1% e 10% da tensão de alimentação Vcc.

[00063] Esses valores-limite de referência máximo e mínimo Smáx e Smín são usados para a classificação das amostras do sinal s7.

[00064] A comparação, na etapa 220, entre cada amostra e os valores- limite de referência Si e S máx - veja a Figura 2 - requer que, na etapa 230, se a amplitude da amostra detectada for mais baixa que o valor limite de referência Smín, a amostra seja classificada como "área de referência" e a saída correspondente do sinal s8 da unidade de controle de programa e processamento 8 mostre uma amplitude aproximadamente igual a Vcc (etapa 300); se a amplitude da amostra for preferivelmente mais elevada que o valor limite de referência Smáx, a amostra será classificada como "ausência da área de referência" e a saída correspondente do sinal s8 da unidade de controle de programa e processamento 8 mostrará uma amplitude aproximadamente igual a 0 volt (etapa 300); finalmente, se a amplitude da amostra estiver entre os dois valores-limite de referência Smín e Smáx, a amostra será classificada como indeterminada e será descartada.

[00065] Fica claro que, com base na aplicação e na carga conectada no fluxo da unidade de controle de programa e processamento 8, o sinal s8 de saída dessa unidade de controle de programa e processamento 8 pode ter, vice-versa, uma amplitude igual a 0 volt na "área de referência" e uma amplitude igual a Vcc ou uma fração desse valor em uma área que não inclui a área de referência. De maneira vantajosa, com a referência que está sendo feita à etapa 2210 ilustrada na Figura 5, os valores-limite de referência mínimo e máximo Smín e Smáx são atualizados, por exemplo, a cada 200 - 250 ms e são armazenados na unidade de controle de programa e processamento 8, preferivelmente em uma memória RAM.

[00066] Após um determinado intervalo de tempo, por exemplo, aproximadamente a cada minuto ou a cada hora, os primeiros valores- limite de referência mínimo e máximo PSmín e PSmáx descritos acima são comparados aos valores limite de referência mínimo e máximo Smín e S máx calculados desse modo (etapa 2211).

[00067] Se uma determinada diferença for encontrada entre os primeiros valores-limite de referência mínimo e máximo PSmín e PSmáx e os valores-limite de referência mínimo e máximo Smín e Smáx calculados a partir daí, significa que o sinal s7 em avaliação passou por uma variação devido às razões descritas acima.

[00068] Se essa diferença exceder um determinado intervalo, por exemplo, 15%, com o objetivo de considerar essa variação, os primeiros valores-limite de referência mínimo e máximo PSmín e PSmáx configurados pelo fabricante e armazenados na EEPROM são substituídos, na etapa 2212, pelos valores-limite de referência mínimo e máximo calculados e Smáx, de forma que na ativação subsequente do meio de detecção 7, a unidade de controle de programa e processamento 8 obtenha os primeiros valores-limite de referência mínimo e máximo armazenados ali, correspondentes às condições de funcionamento reais do conjunto cilindropistão 1, de acordo com a presente invenção. Após essa atualização, o método retorna à etapa 220.

[00069] Fica claro que a unidade de controle de programa e processamento 8 considera tanto as variações rápidas do sinal s7 (atualizando os valores-limite de referência mínimo e máximo Smin e Smáx, por exemplo, a cada 200 ms) quanto as variações lentas do sinal, atualizando com uma frequência mais baixa (aproximadamente a cada minuto) os primeiros valores-limite de referência mínimo e máximo PSmín e PSmáx. Dessa forma, uma margem de segurança considerável pode sempre ser mantida com relação às variações potenciais causadas por defeitos ocorridos no corpo tubular 2 ou no corpo móvel 5 do conjunto cilindro-pistão e/ou por variações das condições de funcionamento em que o conjunto cilindro-pistão está trabalhando. Basicamente, o método de detecção, de acordo com o presente pedido de patente de invenção, considera e compensa o envelhecimento do conjunto cilindro-pistão.

[00070] Além disso, o método para detecção, de acordo com o presente pedido de patente de invenção, fornece uma etapa de calibração 1000 (Figura 6) na primeira ativação do meio de detecção 7, caracterizado pelos primeiros valores-limite de referência mínimo e máximo PSmín e PSmáx serem calculados e armazenados na unidade de controle de programa e processamento. Na verdade, se esses valores limite forem nulos na primeira ativação do meio de detecção 7, na etapa 1001, o procedimento de calibração será ativado aplicando-se, na área da detecção 7c do meio de detecção 7, um material que corresponde àquele fornecido na área de referência 5c do corpo móvel 5 no conjunto cilindro-pistão, e a saída do meio de recepção 7b do meio de detecção 7 será ajustada de acordo com valores predeterminados conhecidos, por exemplo, por meio de um ajustador digital (etapa 1002). O mesmo procedimento é realizado aplicando na área de detecção 7c do meio de detecção 7 um material que corresponde àquele fornecido na parte móvel do corpo 5 externa à área de referência 5c (etapas 1003 e 1004). O meio de recepção 7b do meio de detecção 7 é operado, de modo que os valores da diferença ou do ganho do sinal de saída s7 na área de referência ou fora dela sejam altos o bastante, ou seja, o mais alto possível, por exemplo igual a Vcc/2 (etapa 1005) Se isso não ocorrer, o procedimento de calibração volta para a etapa 1001.

[00071] Deve-se compreender claramente que essa calibração do meio de detecção do conjunto cilindropistão para implementar o método do presente pedido de patente de invenção pode ser realizada na primeira ativação do meio de detecção ou quando o meio de detecção retornar do campo, no caso em que são devolvidos ao fabricante para verificar seu funcionamento apropriado. Neste último caso, uma comparação é executada entre os primeiros valores-limite mínimo e máximo PSmín e PSmáx, armazenados na memória EEPROM da unidade de controle de programa e processamento 8, e os primeiros valores-limite mínimo e máximo PSmín e PS máx configurados pelo fabricante. Se não forem os mesmos, o procedimento de calibração é iniciado, conforme descrito acima.

[00072] A confiabilidade do método de detecção foi comprovada com testes experimentais também em condições de funcionamento extremas. Os resultados demonstram que o método de detecção, de acordo com o presente pedido de patente de invenção, permite compensar variações dos componentes e assegura o funcionamento correto do conjunto cilindro-pistão por muito tempo.

[00073] 0 dispositivo e o método descritos acima estão sujeitos a diversas modificações e variantes dentro do escopo de proteção definido nas reivindicações seguintes.

[00074] Em relação ao método de detecção descrito acima, o especialista compreenderá facilmente que se aplica à saída do sinal sp do estágio de pré-processamento da unidade de controle de programa e processamento 8. Nesse caso, a etapa 200 de processamento do sinal fornece uma etapa inicial 205 (ilustrada na Figura 4b), caracterizado por cada saída do sinal s7 de cada meio de recepção 7b do meio de detecção 7 ser enviada ao estágio de pré-processamento da unidade de controle de programa e processamento 8, em que é pré-processada, conforme descrito acima.

[00075] Além disso, o pré-processamento do sinal de saída do meio de detecção 7 pode ser executado, em vez de utilizar as portas lógicas mencionadas acima, pelas instruções executáveis pela unidade de controle de programa e processamento 8, com base nos sinais elétricos s7 gerados por cada meio de recepção 7b. Essa entrada de sinais elétricos para o meio de pré-processamento pode ser do tipo analógica ou digital. No caso em que o sinal s7 é digital, considera-se que o sinal tenha sido adequadamente testado e a função lógica é executada por meio dos valores-limite predeterminados.

[00076] Além disso, o método para detecção descrito acima é similarmente aplicável a um conjunto cilindro-pistão fornecido com uma ou mais áreas de referência obtidas na parte móvel correspondente 5. Legenda das Figuras Figura 3 T1) Começo T2) 1a Ativaç. ? T3) Fim 100) Ativação do Meio de Detecção 200) Processamento de Sinal 300) Emissão Sinal de Detecção 1000) Calibração Meio de Detecção 7 Figura 4A T1) Começo 210) Sinal de Amostragem S7 220) Comparação com Limites Smín e Smáx 221) Determinação dos Limites Smín e Smáx 230) Classificação do Sinal Figura 4B T1) Começo 205) Etapa do Processamento 210) Sinal de Amostragem S0 220) Comparação com Limites Smín e Smáx 221) Determinação dos Limites Smín e Smáx 230) Classificação do Sinal 230) Classificação do Sinal Figura 5 T4) Tempo decorrido de Delta T? T5) Atualização de PSmín e PSmáx em EPROM 2210) Cálculo e Armazenamento de Smín e Smáx em RAM Figura 6 T1) Começo T6) Atualização de PSmín e PSmáx 1001) Zona de Referência em CORR (com o Meio de Detecção 7) 1002) Regulação do Sinal na Saída a partir do Meio de Detecção 7 1003) Zona de Ext. em CORR. Meio de Detecção 7 1004) Regulação do Sinal na Saída a partir do Meio de Detecção 7 1005) Meio de Detecção de Ganho dentro dos Limites Prefixados Figura 10 T7) Configuração Paralela T8) Configuração Ortogonal

Claims (7)

1. "MÉTODO PARA DETECTAR A POSIÇÃO RECÍPROCA ENTRE UM CILINDRO E UM PISTÃO EM UM CONJUNTO CILINDRO-PISTÃO HIDRÁULICO OU PNEUMÁTICO" abrange o método para detectar a posição recíproca entre um cilindro e um pistão em um conjunto cilindro- pistão, método esse que compreende as etapas de: - disposição de um conjunto cilindro-pistão, incluindo: pelo menos um corpo tubular (2) que tenha pelo menos um assento de recepção total (6); pelo menos um corpo móvel (5) longitudinalmente traduzível no referido corpo tubular (2), cujo referido corpo móvel (5) seja fornecido com pelo menos uma área da referência (5c) que se estenda por uma parte (5d) na superfície do referido corpo móvel (5), ao longo do eixo longitudinal do referido corpo móvel; pelo menos um meio de detecção (7), receptível no referido item por meio de um assento de recepção (6) do referido corpo tubular (2), na direção do referido corpo móvel (5) no referido corpo tubular (2) e projetado para detectar a presença ou a ausência da área de referência mencionada (5c) em uma área de detecção (7c) e gerar pelo menos um sinal elétrico de saída correspondente (s7), em resposta à detecção ou não da referida área da referência (5c) do referido corpo móvel (5); pelo menos uma unidade de controle de programa e processamento (8), projetada para receber na entrada referida pelo menos um sinal elétrico de saída (s7) dos referidos meios de detecção (7) e gerar na saída pelo menos um sinal elétrico de detecção (s8); - ativação do referido meio de detecção (7); - processamento, pelo referido item, de pelo menos uma unidade de controle de programa e processamento (8), com pelo menos uma saída de sinais (s7) a partir dos meios de detecção referidos (7), com a etapa de processamento referida incluindo uma comparação entre o referido sinal elétrico de saída (s7) e os valores limite de referência respectivos máximo e mínimo (Smáx, Smín); - geração, com base no referido processamento, de um sinal elétrico de detecção (s8) pelo referido item em pelo menos uma unidade de controle de programa e processamento (8); caracterizado por: os referidos valores-limite de referência máximo e mínimo (Smáx, Smín) são calculados com base nos valores médios das amplitudes de uma variedade de amostras do referido sinal elétrico de saída (s7) e periodicamente atualizáveis, de acordo com as seguintes relações: Smín = [(média na área de referência + média na área de referência de ausência) - histerese]/2 Smáx = [(média na área de referência + média na área de referência de ausência) + histerese]/2 em que a referida "histerese" é um valor predeterminado, a referida "média na área de referência" corresponde ao valor médio das amplitudes da referida série de amostras do referido sinal (s7) detectado na área de referência mencionada (5c) e a referida "média na área de referência de ausência" corresponde ao valor médio das amplitudes da referida série de amostras do referido sinal (s7) detectado em uma área na parte externa da área de referência (5c).

2. "MÉTODO PARA DETECTAR A POSIÇÃO RECÍPROCA ENTRE UM CILINDRO E UM PISTÃO EM UM CONJUNTO CILINDRO-PISTÃO HIDRÁULICO OU PNEUMÁTICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir uma comparação periódica entre os referidos valores-limite de referência máximo e mínimo (Smáx, Smin) e os primeiros valores-limites máximo e mínimo (PSmáx, PSmin).

3. "MÉTODO PARA DETECTAR A POSIÇÃO RECÍPROCA ENTRE UM CILINDRO E UM PISTÃO EM UM CONJUNTO CILINDRO-PISTÃO HIDRÁULICO OU PNEUMÁTICO" de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que se a referida comparação mostrar uma diferença entre os valores-limite de referência máximo e mínimo (Smáx, Smín) e os primeiros valores-limite de referência máximo e mínimo (PSmáx, PSmín), mais altos que um valor limite predeterminado, então os primeiros valores-limite máximo e mínimo (PSmáx, PSmín) serão igualados aos valores-limite dos valores-limite de referência máximo e mínimo (Smax, Smín).

4. "MÉTODO PARA DETECTAR A POSIÇÃO RECÍPROCA ENTRE UM CILINDRO E UM PISTÃO EM UM CONJUNTO CILINDRO-PISTÃO HIDRÁULICO OU PNEUMÁTICO" de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a referida comparação periódica entre os referidos valores-limite de referência máximo e mínimo (Smax, Smin) e os primeiros valores-limite de referência máximo e mínimo referidos (PSmáx, PSmin) é executada com menos frequência que a atualização dos referidos valores-limite de referência máximo e mínimo (Smax, Smin).

5. "MÉTODO PARA DETECTAR A POSIÇÃO RECÍPROCA ENTRE UM CILINDRO E UM PISTÃO EM UM CONJUNTO CILINDRO--PISTÃO HIDRÁULICO OU PNEUMÁTICO" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir uma etapa de calibração (1000) dos referidos meios de detecção (7).

6. "MÉTODO PARA DETECTAR A POSIÇÃO RECÍPROCA ENTRE UM CILINDRO E UM PISTÃO EM UM CONJUNTO CILINDRO-PISTÃO HIDRÁULICO OU PNEUMÁTICO" de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que essa referida etapa de calibração (1000) compreende: - o posicionamento, na referida área de detecção (7c) dos referidos meios de detecção (7), de um material usado na área de referência mencionada (5c); - a ativação dos referidos meios de detecção (7); - o ajuste da saída do referido sinal elétrico (s7) dos referidos meios de detecção; - o posicionamento, na referida área de detecção (7c) dos referidos meios de detecção (7), de um material usado no referido corpo móvel (5) do lado de fora da área de referência (5c); - a ativação dos referidos meios de detecção (7); - o ajuste da saída do referido sinal elétrico (s7) dos referidos meios de detecção.

7. "MÉTODO PARA DETECTAR A POSIÇÃO RECÍPROCA ENTRE UM CILINDRO E UM PISTÃO EM UM CONJUNTO CILINDRO-PISTÃO HIDRÁULICO OU PNEUMÁTICO" de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por as etapas de ajuste da saída do referido sinal elétrico (s7) dos referidos meios de detecção compreenderem o uso de um ajustador digital.

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