ES2242870T3 - Aparato para verificar caracteristicas dimensionales y geometricas de espigas. - Google Patents
Aparato para verificar caracteristicas dimensionales y geometricas de espigas.Info
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Abstract
Aparato para verificar las características dimensionales y geométricas de una espiga (18), que gira alrededor de un eje geométrico de rotación (8) que está desplazado del eje de la espiga, con: - Un dispositivo en forma de V (20; 20¿) que define las superficies de soporte y referencia adaptadas para funcionar conjuntamente con la espiga (18) a verificar, - Un dispositivo de medición (39;39¿), acoplado al dispositivo en forma de V (20;20¿) y que incluye - Un palpador (17) para contactar la superficie de la espiga a ser verificada y para realizar desplazamientos lineales a lo largo de una dirección de medición (D) que se coloca entre dichas superficies de soporte y referencia del dispositivo en forma de V (20;20¿), y - Un dispositivo de soporte para mantener el dispositivo en forma de V (20;20¿) y el dispositivo de medición (39;39¿), incluyendo el dispositivo de soporte - Un elemento de soporte estacionario (5), y - Un mecanismo de acoplamiento con elementos de acoplamiento (9, 12;79, 82) acoplado de una forma movible al elemento de soporte estacionario (5), que lleva el dispositivo en forma de V (20) y que permite desplazamientos del dispositivo en forma de V (20) con respecto al elemento de soporte estacionario.
Description
Aparato para verificar características
dimensionales y geométricas de espigas.
La presente invención se refiere a un aparato
para verificar las características dimensionales y geométricas de
una espiga, que gira alrededor de un eje geométrico de rotación que
está desplazado del eje de la espiga, con un dispositivo en forma de
V que define superficies de soporte y referencia adaptadas para
funcionar conjuntamente con la espiga a verificar, un dispositivo de
medición, acoplado al dispositivo en forma de V y que incluye un
palpador para contactar con la superficie de la espiga a ser
verificada y para realizar desplazamientos lineales a lo largo de
una dirección de medición que está dispuesta entre las superficies
de soporte y referencia del dispositivo de referencia en forma de V,
y un dispositivo de soporte para soportar el dispositivo en forma de
V y el dispositivo de medición, incluyendo el dispositivo de soporte
un elemento de soporte estacionario, y un mecanismo de acoplamiento
que acopla los elementos acoplados de una manera móvil al elemento
de soporte estacionario, llevando el dispositivo en forma de V y
permitiendo desplazamientos del dispositivo en forma de V con
respecto al elemento de soporte estacionario.
Aparatos con estas características, por ejemplo
para la verificación de un diámetro de la muñequilla de un cigüeñal
que gira con movimiento orbital alrededor de un eje geométrico en el
transcurso de la mecanización en una máquina rectificadora, se
describen en la solicitud de la patente internacional publicada con
el número WO-A-9712724, solicitada
por el mismo solicitante de la presente solicitud.
En particular, de acuerdo con las realizaciones
mostradas y descritas en la solicitud de la patente internacional
anteriormente citada, los aparatos tienen dispositivos de referencia
en forma de V que se apoyan en la muñequilla a ser verificada, y
mantienen el funcionamiento conjuntamente correcto con la superficie
de la muñequilla a causa substancialmente de la fuerza de la
gravedad.
Las realizaciones descritas en la solicitud de
patente anteriormente citada garantizan resultados de metrología
excelentes y pequeñas fuerzas de inercia, y las condiciones de
realización de los aparatos con estas características, fabricados
por el solicitante de la presente solicitud de patente, confirman la
destacable calidad y fiabilidad de las aplicaciones. Además, estos
aparatos conocidos pueden ser utilizados para llevar a cabo
verificaciones de redondez de las superficies cilíndricas de las
espigas, mientras el cigüeñal está montado y gira en la máquina
rectificadora.
La solicitud de patente internacional publicada
con el número WO-A-0166306,
solicitada por el mismo solicitante de la presente solicitud de
patente, hace referencia a un aparato y a un método para verificar
la redondez de muñequillas en rotación orbital en una máquina
rectificadora. Esta solicitud de patente internacional describe la
detección de las dimensiones de diámetro de la muñequilla, en
posiciones angulares predeterminadas del giro del cigüeñal, por
medio de un cabezal de medición que incluye un palpador y
superficies de referencia en forma de V que se apoyan sobre la pieza
y un transductor que detecta los desplazamientos del palpador a lo
largo de una dirección de medición coincidente con la bisectriz de
la V o ligeramente inclinada con respecto a ella.
Las dimensiones detectadas son procesadas, tanto
para compensar las alteraciones debidas al tipo particular de
cabezal utilizado (modulación de los errores de forma de la
superficie verificada que está en contacto con la V de referencia)
como para llevar a cabo otras compensaciones para tener en cuenta la
posición tomada por el cabezal sobre la superficie de la muñequilla
del cigüeñal, más concretamente la posición dispuesta angularmente
del punto de contacto del palpador con respecto a una posición de
referencia conocida, que depende de la disposición relativa entre el
elemento de soporte y el cigüeñal y de las características y
configuraciones consecuentes tomadas por el dispositivo de soporte
que lleva el cabezal. Las figuras 1a y 1d muestran, de una forma
extremadamente simplificada, algunas partes de un aparato conocido,
acopladas a un carro portamuela de una máquina rectificadora, en el
transcurso de las verificaciones de una muñequilla cilíndrica. Con
la finalidad de remarcar como la disposición angular de la dirección
de medición D definida por el palpador T depende de la posición
mutua entre la pieza a verificar y el área de acoplamiento del
aparato, las figuras 1a y 1b muestran dos condiciones de
verificación diferentes. En la primera condición (figura 1a) el
aparato verifica la espiga mientras ésta está en contacto con la
muela, en la segunda condición (figura 1b) la verificación tiene
lugar mientras el carro portamuela retrocede con respecto a la
pieza. También resulta necesario comprender que en el transcurso de
la verificación de una espiga en movimiento orbital (por ejemplo una
muñequilla de cigüeñal), las variaciones en la configuración del
dispositivo de soporte provocan variaciones posteriores en la
disposición angular del palpador.
El método de acuerdo con la solicitud de patente
internacional WO-A-0166306 permite
conseguir excelentes resultados, a pesar de las aproximaciones
inevitables debido a los diversos procesos, que están basados en el
comportamiento teórico de las piezas mecánicas implicadas.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un aparato para la verificación dimensional y
geométrica de espigas que giran en el transcurso de la mecanización
en una máquina herramienta, por ejemplo para la verificación en
proceso, en una máquina rectificadora, de muñequillas de cigüeñal
que giran con un movimiento orbital, que garantizan las mismas
condiciones de realización, en términos de precisión y fiabilidad,
al igual que aquellos aparatos de acuerdo con las solicitudes de
patente internacional anteriormente citadas y permite una
verificación más simple de las características de redondez de las
espigas.
Este problema se solventa mediante un aparato de
verificación del tipo mencionado aquí anteriormente, en el que el
mecanismo de acoplamiento incluye además elementos de restricción
para restringir los desplazamientos del dispositivo en forma de V a
una traslación sensiblemente plana cuando se apoya, y sigue, la
espiga que gira.
El elemento de soporte de acuerdo con la
invención permite al dispositivo de referencia en forma de V y al
dispositivo de medición realizar desplazamientos de traslación
substancialmente planos en el plano perpendicular al eje de
rotación. En otras palabras, tal como se muestra de forma
simplificada en las figuras 2a y 2b, la disposición angular de la
dirección de medición D a lo largo de la cual gira el palpador T en
traslación no varia cuando la disposición de las diversas piezas que
forman el dispositivo de soporte varían.
Una ventaja que la presente invención proporciona
es la de colocar de antemano e independientemente de la posición
mutua entre el elemento de soporte y la pieza a ser verificada la
disposición angular de la dirección de contacto del palpador sobre
la superficie de la pieza a ser verificada. De este modo, debería
haber la necesidad, por ejemplo, de utilizar el aparato para
verificaciones de redondez, al menos parte de los procesos de los
valores detectados -requeridos para las verificaciones llevadas a
cabo por los aparatos conocidos- no son necesarias, y esto permite,
entre otras cosas, minimizar las aproximaciones en los cálculos y
hacer las operaciones de verificación más inmediatas y fiables.
Una realización preferida de la invención se
describe ahora con mayor detalle en referencia a las hojas incluidas
de los dibujos, a modo de ejemplo no limitativo, en las cuales:
Las figuras 1a y 1b muestran, de forma
simplificada, la disposición de un aparato conocido bajo dos
condiciones de funcionamiento diferentes;
Las figuras 2a y 2b muestran, de forma
simplificada, la disposición de un aparato de acuerdo con la
invención bajo dos condiciones de funcionamiento diferentes
mostradas en las figuras 1a y 1b;
La figura 3 es una vista lateral de un aparato de
medición de acuerdo con una realización preferida de la invención,
montado en el carro portamuela de una máquina rectificadora para
cigüeñales, mostrado en condiciones de trabajo en el transcurso de
la verificación de una muñequilla mientras está siendo
mecanizada;
La figura 4 es una vista transversal parcialmente
seccionada del sistema de medición del aparato según una primera
realización;
La figura 5 es una vista transversal parcialmente
seccionada del sistema de medición del aparato según una realización
diferente;
La figura 6 es una vista lateral de un aparato de
medición según una realización diferente de la invención, montado en
el carro portamuela de una máquina rectificadora de cigüeñales,
mostrada en condiciones de trabajo en el curso de la verificación de
una muñequilla mientras está siendo mecanizada;
La figura 7 es una vista lateral del aparato de
medición de la figura 6, mostrado en una condición de
equilibrio;
La figura 8 es una vista lateral de un aparato de
medición, montado en un carro portamuela de una máquina
rectificadora para cigüeñales, según una tercera realización de la
invención;
La figura 9 es una vista lateral transversal
parcialmente seccionada de un aparato de medición según una cuarta
realización de la invención, montado en el carro portamuela de una
máquina rectificadora para cigüeñales; y
La figura 10 es una vista transversal en sección
de un detalle del aparato de la figura 9, a lo largo de la línea
X-X de la figura 9.
En referencia a la figura 3, el carro portamuela
1 de una máquina rectificadora de control numérico ("CNC") para
rectificar un cigüeñal sostiene un husillo 2 que define el eje de
rotación 3 de la muela 4. El carro portamuela 1 lleva un dispositivo
de soporte con un elemento de soporte estacionario 5 y un mecanismo
de acoplamiento que incluye elementos de acoplamiento y de
restricción. Más concretamente, el elemento de soporte 5 sostiene,
por medio de una espiga giratoria 6, un primer elemento de
acoplamiento giratorio 9. La espiga 6 define un primer eje de
rotación 7 paralelo al eje de rotación 3 de la muela 4 y al eje de
rotación 8 del cigüeñal a ser verificado. A su vez, el elemento de
acoplamiento 9, por medio de una segunda espiga giratoria 10, que
define un segundo eje de rotación 11 paralelo a los ejes 3 y 8,
sostiene un segundo elemento de acoplamiento giratorio 12. En el
extremo libre del segundo elemento de acoplamiento 12 hay acoplado,
mediante una tercera espiga giratoria 13 que define un tercer eje de
rotación 14 paralelo a los ejes 3 y 8, una envoltura corredera 15 en
el que puede trasladarse axialmente un vástago de transmisión 16 que
lleva un palpador 17 para contactar con la superficie de la
muñequilla 18 a ser verificada. Los desplazamientos del vástago 16
son detectados mediante un dispositivo de medición, tal como se
describe de aquí en adelante. En el extremo inferior de la envoltura
de guía 15 hay acoplado un bloque de soporte 19 que sostiene un
dispositivo en forma de V 20, con superficies de soporte y
referencia para acoplar la superficie de la muñequilla 18 a ser
verificada. El palpador 17 y el vástago de transmisión 16 son
sensiblemente desplazables a lo largo de una dirección de medición
que coincide con la bisectriz del dispositivo de referencia en forma
de V 20, o es ligeramente angular con respecto a ella, pero en
ningún caso cruza el dispositivo en forma de V 20 entre las
superficies asociadas de soporte y referencia.
La envoltura de guía 15 está rígidamente acoplada
(ajustable de forma angular de una forma conocida que no se muestra
en detalle en las figuras) a una banda rígida de conexión 30,
articulada también a la espiga giratoria 13, y acoplada, por medio
de otra espiga 31, a un elemento alargado o varilla 32. Un elemento
de unión con forma de "L" o cuadrada 33 está articulado sobre
la espiga 10, y, en un primer extremo, por medio de una espiga 34, a
la varilla 32. Otro elemento alargado o varilla 35 está articulado
en el otro extremo del cuadrado 33 (por medio de una espiga 36) y el
elemento de soporte 5 (por medio de una espiga 37).
Un cigüeñal 22 para ser verificado se posiciona
en la mesa portapiezas 23, entre centros, no mostrados, que definen
el eje de rotación 8, coincidente con el eje geométrico principal
del cigüeñal 22. En consecuencia, la muñequilla del cigüeñal 18
realiza un movimiento orbital alrededor del eje 8. A pesar de que la
muñequilla 18 gira de manera excéntrica alrededor del eje 8, al
describir una trayectoria circular, puede representarse la
trayectoria de la espiga relacionada con el carro portamuela 1 - en
el transcurso de la mecanización, sensiblemente, mediante el arco
mostrado con una línea discontinua e identificada con la referencia
25. Como una consecuencia, el dispositivo de referencia 20, que se
apoya sobre la muñequilla 18, describe una trayectoria similar, con
un movimiento recíproco de arriba abajo y viceversa y en una
frecuencia igual a la del movimiento orbital de la muñequilla 18
(algunas decenas de revoluciones por minuto). Esto se debe al hecho
de que el aparato de verificación es llevado por el carro portamuela
1 que, en máquinas rectificadoras de control numérico modernas,
mecaniza las muñequillas mientras giran en un movimiento orbital, al
"rastrear" las espigas de modo que mantienen la muela en
contacto con la superficie a rectificar.
De forma obvia, un movimiento de avance para la
extracción del stock se añade al movimiento transversal "de
rastreo". De este modo, se sobreentiende que los desplazamientos
de los elementos que forman el aparato de verificación dan lugar a
fuerzas de inercia relativamente pequeñas, con la ventaja para la
ejecución metrológica, el desgaste limitado y fiabilidad del
aparato.
Un dispositivo de control, mostrado
esquemáticamente en la figura 3, incluye un cilindro de doble efecto
28, por ejemplo del tipo hidráulico. El cilindro 28 está sostenido
por el carro portamuela 1 (de una forma conocida, no mostrada en la
figura) y comprende un vástago 29, acoplado al pistón del cilindro
28, que lleva un capuchón 27 en su extremo libre. Un brazo de
transmisión 24 está rígidamente y angularmente acoplado al elemento
de acoplamiento 9 y lleva un elemento de tope de fin de carrera con
una polea tensora 21. Cuando se activa el cilindro 28 para desplazar
el pistón y el vástago 29 hacia la derecha (con referencia a la
figura 3), el capuchón 27 toma contacto con la polea tensora 21 y
hace que el aparato se desplace a una posición de equilibrio según
la cual el dispositivo de referencia 20 se dispone por encima del
eje geométrico 8 y la posición superior de la muñequilla 18.
El retroceso del aparato de verificación a la
posición de equilibrio está normalmente controlado por el control
numérico de la máquina rectificadora cuando, a causa de la señal de
medición del aparato de verificación, se detecta que la muñequilla
18 ha alcanzado la dimensión requerida (diametral). Después, tiene
lugar la mecanización de otras partes del cigüeñal, o -en el caso de
que la mecanización del cigüeñal haya sido completada- la pieza se
descarga, manualmente o automáticamente, y se carga una nueva pieza
sobre la mesa portapiezas 23.
Cuando una nueva muñequilla ha sido mecanizada,
se coloca enfrente de la muela 4, generalmente al desplazar la mesa
portapiezas 23 (en el caso de una máquina rectificadora con una sola
muela), y el aparato se desplaza a la posición de verificación. Todo
ello ocurre al controlar, mediante el control numérico de la máquina
rectificadora, al cilindro 28 para que retroceda el vástago 29.
De este modo, el capuchón 27 se desacopla de la
polea tensora 21 y, a través de los giros de los elementos de
acoplamiento 9, 12 y la envoltura de guía 15, debido al peso
específico de las piezas componentes del aparato de verificación, el
dispositivo de referencia 20 se acerca, al realizar una trayectoria
con una componente principalmente vertical, la muñequilla 18, que
mientras tanto se mueve de acuerdo con su trayectoria orbital 25.
Una vez se alcanza el co-funcionamiento correcto
entre la muñequilla 18 y el dispositivo de referencia 20, este
co-funcionamiento se mantiene durante el transcurso
de la fase de verificación en virtud de los desplazamientos de los
elementos de acoplamiento 9, 12 y la envoltura de guía 15 provocados
por la fuerza de gravedad y el empuje de la muñequilla 18, que se
oponen ésta a la fuerza de gravedad de las partes componentes del
aparato de verificación.
Debería comprenderse que el mecanismo para
acoplar el dispositivo de medición al elemento de soporte 5 que
incluye, además del primer 9 y segundo 12 elemento de acoplamiento,
los elementos de restricción que incluyen las correspondientes
varillas 35 y 32, el elemento de unión 33 y la banda de conexión 30,
define dos estructuras de paralelogramo. Estas estructuras de
paralelogramo que, tal como se describió previamente, definen ejes
de rotación paralelos a los ejes de rotación 3 y 8 de la muela 4 y
del cigüeñal 22 a ser verificado, permiten desplazamientos de
traslación sensiblemente lisos de la envoltura de guía 15 y del
dispositivo de referencia 20 fijados a éstas, en otras palabras,
permiten mantener la disposición angular de la dirección de medición
a lo largo del cual el palpador 17 se desplaza invariable, con
independencia de la configuración tomada por las diversas piezas del
mecanismo de acoplamiento.
Esto facilita, entre otras cosas, la verificación
de las características de redondez de la espiga orbital, ya que como
la disposición angular de la dirección de contacto del palpador
sobre la superficie de la espiga es conocida y constante (tal como
se muestra en los dibujos de las figuras 2a y 2b), los valores
detectados mediante el dispositivo de medición no necesitan sufrir
las compensaciones asociadas mencionadas en la primera parte de la
presente descripción. De hecho, los valores detectados no dependen
de la posición recíproca entre el elemento de soporte 5 y el
cigüeñal verificado 22 ni de las características y configuraciones
posteriores aceptadas por el dispositivo de soporte que lleva el
dispositivo de medición.
La figura 4 muestra algunos detalles de una
posible realización de un dispositivo, o cabezal de medición, 39
utilizado en el aparato de acuerdo con la invención. Los
desplazamientos axiales del vástago de transmisión 16 con respecto a
una posición de referencia son detectados por medio de un
transductor de medición fijado a la envoltura 15, por ejemplo un
transductor 41 del tipo conocido LVDT o HBT con bobinados fijos 44 y
un núcleo ferromagnético 43 acoplado a un eje 42 solidario con el
vástago de transmisión 16. El desplazamiento axial del vástago de
transmisión 16 está guiado por dos manguitos 45, dispuestos entre la
envoltura 15 y el vástago 16 y un muelle de compresión 49 empuja el
vástago 16 y el palpador 17 hacia la superficie de la espiga 18 a
ser verificada o, en ausencia de la espiga, hacia una posición de
equilibrio del palpador 17 definida por las superficies de contacto
no mostradas en las figuras. Un fuelle metálico 46, que es rígido
con respecto a las fuerzas de torsión y tiene su extremo fijado al
vástago 16 y a la envoltura 15 o un tramo del bloque 19 solidario a
éste, respectivamente, lleva a cabo la doble función de prevenir el
vástago 16 del giro con respecto a la envoltura 15 (evitando de este
modo de que el palpador 17 adopte posiciones inadecuadas) y cerrar
herméticamente el extremo inferior de la envoltura
15.
15.
El bloque de soporte 19 está sujetado a la
envoltura de guía 15 mediante pares de tornillos 47 que atraviesan
las ranuras 48 y sostiene el dispositivo de referencia 20, que
consta de dos elementos 38 con superficies inclinadas, en donde se
hallan fijados dos palpadores en forma de barra 40. La posición de
equilibrio del palpador 17 puede ajustarse mediante los tornillos 47
y las ranuras 48.
El transductor 41 del cabezal de medición 39 está
conectado a un dispositivo de procesado y visualización 51, a su vez
conectado al control numérico de la máquina rectificadora 50 (ambos
mostrados de forma esquemática en la figura 3).
La figura 5 muestra un dispositivo, o cabezal de
medición, 39' que difiere con respecto al cabezal 39 en referencia a
la disposición asimétrica del dispositivo de referencia en forma de
V 20', estando éste dispuesto de tal manera que la dirección de
medición a lo largo del cual se traslada el palpador 17 está
angularmente inclinada con respecto a la bisectriz de la V. En el
ejemplo mostrado en la figura 5, la amplitud de los ángulos
\alpha1 y \alpha2 es 47º y 33º, respectivamente. El uso de la V
asimétrica 20' resulta particularmente ventajoso para llevar a cabo
las verificaciones de redondez mediante un aparato de acuerdo con la
presente invención, en el que se incrementa la sensibilidad del
aparato de modo que permite la verificación de las superficies
cilíndricas con secciones transversales escogidas en un amplio rango
de órdenes.
Las figuras 6 a 9 muestran, de una manera
particularmente simplificada, posibles realizaciones distintas de un
aparato según la presente invención.
Más concretamente, el aparato según las figuras 6
y 7 difiere de la mostrada en la figura 3 en el hecho de que incluye
un elemento de unión diferente obtenido mediante una placa 33' sobre
la cual están articulados los elementos de acoplamiento 9 y 12 y las
varillas 32 y 35. Con respecto a la realización mostrada en la
figura 3, el segundo elemento de acoplamiento 12 está acoplado a la
placa 33' por medio de una espiga giratoria adicional 10' en una
posición estacionaria con respecto a la espiga 10.
Está presente una característica adicional en la
realización de las figuras 6 y 7 con respecto a la figura 3, es
decir, un dispositivo de ajuste con una placa 60 acoplada a la
espiga 6, pivotante alrededor del primer eje de rotación 7, y que
lleva la espiga 37 cuyo vástago 35 está acoplado de forma
pivotante.
La posición angular de la placa de ajuste 60 con
respecto al elemento de soporte 5 está fijada durante la condición
de verificación del aparato, fijando de este modo un lateral de una
de las estructuras de paralelogramo, y determinando en consecuencia
la disposición angular de la dirección de medición a lo largo del
cual se desplaza el palpador 17, tal como se ha explicado aquí
anteriormente en referencia a la figura 3. La posición angular de la
placa de ajuste 60 puede ser cambiada mediante dispositivos
mecánicos conocidos (no mostrados en los dibujos) que realizan
movimientos pivotantes de la placa 60 alrededor del eje 7, con el
fin de cambiar la disposición angular anteriormente mencionada de la
dirección de medición a lo largo del cual se desplaza el palpador
17. La placa de ajuste 60 puede entonces fijarse a la nueva posición
modificada (mediante medios mecánicos conocidos, no representados en
los dibujos), con la finalidad de realizar nuevas operaciones de
verificación. Esta característica incrementa la flexibilidad de uso
del aparato, permitiendo ajustes rápidos y sencillos para obtener
mejores realizaciones en las aplicaciones que tienen diferentes
características incluso en lo que se refiere a dimensiones y/o
disposición de los componentes de la máquina. Además, la posición
angular de la placa de ajuste 60 puede cambiarse y a continuación
fijarse (por ejemplo, por medios automáticos) también mientras se
desplaza desde la condición de verificación a la posición de
equilibrio (y viceversa), con el fin de garantizar una posición más
segura del cabezal de medición 39, lejos de la muela 4 y otras
piezas de movimiento de la máquina, mientras el aparato está en una
condición no operativa mostrada en la figura 7.
La placa de ajuste 60 puede también emplearse en
la realización de la figura 3.
En el aparato mostrado en la figura 8, una de las
dos estructuras de paralelogramo es substituida por una guía lineal
o carro -mostrado de forma simplificada en la figura e identificado
por la referencia numérica 70- por medio del cual se acopla un
elemento de unión 33'', de una manera deslizablemente limitada, al
elemento de soporte 5. El elemento de acoplamiento o brazo 12 y la
varilla 32 están acoplados al elemento de unión 33'' mediante las
espigas 10' y 34, respectivamente. Una placa de ajuste similar a la
placa (60) de las figuras 6 y 7 puede conectarse a la placa 33',
pivotante alrededor de la espiga 10' y que lleva la espiga 34.
Los dispositivos de soporte de las realizaciones
mostradas en las figuras 6, 7 y 8 tienen mecanismos de acoplamiento
que incluyen, al igual que el dispositivo de soporte mostrado en la
figura 3, elementos de acoplamiento y elementos de restricción que
permiten a la V de referencia 20 (o 20') acercarse y alejarse del
alcance de la espiga 18 a ser verificada -y para "rastrear" la
espiga 18 en su trayectoria orbital- al realizar el desplazamiento
de traslación según el cual la dirección de medición definida por
los desplazamientos del palpador 17 y del vástago de transmisión 16
permanece sensiblemente paralela a si misma.
Las realizaciones mostradas en las figuras 3 y 6
a 8 están ilustradas solamente a modo de ejemplo, mientras que otras
realizaciones caen en el ámbito de la invención. Por ejemplo, el
mecanismo de acoplamiento del dispositivo de soporte puede incluir
dos secciones de soporte acopladas "en serie" -como las
estructuras de paralelogramo de las figuras 3, 6 y 7, o el carro y
la estructura de paralelogramo de la figura 8- y cada una de las dos
secciones define restricciones que permiten desplazamientos de
traslación recíprocos planos entre las piezas acopladas. Además de
las estructuras de tipo paralelogramo y los carros, existen otros
dispositivos conocidos que tienen las características mencionadas
con anterioridad, por ejemplo, el mecanismo de acoplamiento mostrado
esquemáticamente en la realización de las figuras 9 y 10, donde las
dos secciones de soporte incluyen elementos de acoplamiento
giratorios 79 y 82 que tienen alojamientos cerrados 74 y 75 con una
forma paralelepipédica, respectivamente. Más concretamente, la
primera pieza de acoplamiento 79 está conectada de forma pivotante
al elemento de soporte 5 por medio de una espiga estacionaria 76 que
acopla cojinetes en el alojamiento 74 (no mostrados en las figuras)
y que define un primer eje de rotación 77. Una segunda espiga 80 que
define un segundo eje de rotación 81 funciona conjuntamente con los
cojinetes en ambos alojamientos 74 y 75 (figura 10, donde, por
motivos de simplificación, no se muestran los cojinetes), para
permitir movimientos mutuos de giro entre el primer y segundo
elemento de acoplamiento 79 y 82. En el extremo libre del segundo
elemento de acoplamiento 82, se halla acoplado, por medio de una
tercera espiga 83 y los correspondientes cojinetes en el alojamiento
75 que define un tercer eje de rotación 84, la envoltura de guía 15
del cabezal de medición 39 (o 39').
Los elementos de restricción incluyen una primera
polea estacionaria 85 que está fijada a la espiga estacionaria 76,
la segunda y tercera polea 86 y 87 fijadas a la segunda espiga 80, y
una cuarta polea 88 fijada a la tercera espiga 83. Los elementos de
restricción también incluyen una primera y segunda correa 89 y 90
(por ejemplo, correas dentadas) fuertemente acopladas a la primera
(85) y segunda polea (86) y a la tercera (87) y cuarta (88) polea,
respectivamente. En virtud de la disposición de las dos secciones de
soporte que incluyen los alojamientos, las poleas y correas tal como
se ha especificado anteriormente, la disposición angular de la
dirección de medición a lo largo del cual se desplaza el palpador 17
permanece invariable durante los movimientos del mecanismo de
acoplamiento que supone el giro mutuo entre los elementos 79 y 82.
De hecho, durante los movimientos pivotantes del elemento de
acoplamiento 79 alrededor del eje 77, la primera correa 89 limita a
que la segunda polea 86 mantenga su disposición angular alrededor
del eje 81. La tercera polea 87 está fijada a la espiga 80 como la
polea 86, y en consecuencia su disposición angular alrededor del eje
81 se mantiene también invariable. Del mismo modo, la segunda correa
90 evita que la cuarta polea 88 gire alrededor del eje 84. Como
resultado, la disposición angular de la tercera espiga 83
-rígidamente fijada a la polea 88 y que lleva la envoltura de guía
15- alrededor del eje 84 no cambia durante los movimientos
pivotantes de los elementos de acoplamiento 79 y 82, manteniendo por
ello la disposición angular de la dirección de medición a lo largo
del cual se desplaza el palpador 17, y que permite los
desplazamientos de traslación sencillos del cabezal 39.
Una posible característica adicional de la
realización de las figuras 9 y 10 consiste en un dispositivo de
ajuste que incluye un acoplamiento regulable entre la primera polea
estacionaria 85 y el elemento de soporte 5, que emplea de per
se medios conocidos que no se muestran en los dibujos. El
acoplamiento regulable permite modificar y fijar la disposición
angular de la polea 85 alrededor del eje 77, con el fin de realizar
ajustes del mecanismo de acoplamiento del mismo modo que se ha
descrito aquí anteriormente conjuntamente con la placa de ajuste 60
de las figuras 6 y 7.
La realización de las figuras 9 y 10 tiene
algunas ventajas con respecto a las otras realizaciones previamente
descritas hasta en lo que se refiere al ajuste. De hecho, la
estructura sensiblemente cerrada y la posibilidad de cerrar
herméticamente con facilidad las aberturas con los rodamientos de
los alojamientos 74 y 75, impiden que interfieran el polvo y el
refrigerante con el adecuado funcionamiento del aparato.
Las realizaciones de acuerdo con la presente
invención pueden incluir también mecanismos de acoplamiento,
conocidos de per se, claramente no divisibles en dos
secciones que tienen las características anteriormente descritas,
que comprenden elementos de acoplamiento y elementos de restricción
los desplazamientos combinados de los cuales permiten restringir las
piezas acopladas mutuamente para llevar a cabo los desplazamientos
de traslación planos.
Otras posibles variantes con respecto a lo que se
ha descrito e ilustrado aquí pueden también contemplar la estructura
y la disposición del dispositivo de control y/o el uso de
dispositivos de limitación con superficies de contacto, por ejemplo
para limitar los giros recíprocos entre las diversas piezas del
dispositivo de soporte en la posición de equilibrio.
Además, también es posible de prever un elemento
adicional de guía acoplado al dispositivo de referencia 20, y/o un
muelle espiral, obtenido, por ejemplo, tal como se describe en la
solicitud de patente internacional
WO-A-9712724.
Un aparato de acuerdo con la invención resulta
particularmente adecuado para la verificación durante el proceso de
muñequillas en movimiento orbital, aunque puede ser obviamente
utilizado para verificaciones dimensionales o de forma de espigas en
movimiento orbital antes o después de la mecanización, así como para
verificaciones (antes, durante o después de la mecanización) de
espigas que giran alrededor de sus ejes de simetría.
Claims (17)
1. Aparato para verificar las características
dimensionales y geométricas de una espiga (18), que gira alrededor
de un eje geométrico de rotación (8) que está desplazado del eje de
la espiga, con
- \bullet
- Un dispositivo en forma de V (20;20') que define las superficies de soporte y referencia adaptadas para funcionar conjuntamente con la espiga (18) a verificar,
- \bullet
- Un dispositivo de medición (39;39'), acoplado al dispositivo en forma de V (20;20') y que incluye
- \bullet
- Un palpador (17) para contactar la superficie de la espiga a ser verificada y para realizar desplazamientos lineales a lo largo de una dirección de medición (D) que se coloca entre dichas superficies de soporte y referencia del dispositivo en forma de V (20;20'), y
- \bullet
- Un dispositivo de soporte para mantener el dispositivo en forma de V (20;20') y el dispositivo de medición (39;39'), incluyendo el dispositivo de soporte
- \bullet
- Un elemento de soporte estacionario (5), y
- \bullet
- Un mecanismo de acoplamiento con elementos de acoplamiento (9, 12;79, 82) acoplado de una forma movible al elemento de soporte estacionario (5), que lleva el dispositivo en forma de V (20) y que permite desplazamientos del dispositivo en forma de V (20) con respecto al elemento de soporte estacionario (5),
caracterizado por el hecho de que dicho
mecanismo de acoplamiento incluye además elementos de restricción
(30, 32, 33, 35; 33'; 33'', 70; 85-90) para
restringir dichos desplazamientos del dispositivo en forma de V (20)
a una traslación sensiblemente plana cuando se apoya, y sigue, la
espiga giratoria.
2. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dichos elementos de
acoplamiento (9, 12; 79, 82) y dichos elementos de restricción (30,
32, 33, 35; 33'; 33'', 70; 85-90) definen dos
secciones de soporte acopladas en serie.
3. Aparato según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por el hecho de que al menos algunos de dichos
elementos de acoplamiento (9, 12; 79, 82) y elementos de restricción
(30, 32, 33, 35; 33'; 33'', 70; 85-90) están
adaptados para realizar desplazamientos angulares alrededor de los
ejes (7, 11, 14; 77, 81, 84) paralelos a dicho eje geométrico de
rotación (8).
4. Aparato según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que dichos elementos de
acoplamiento (9, 12) y dichos elementos de restricción
(30,32,33,35;33';33'',70) definen una estructura de paralelogramo
con cuatro ejes de rotación paralelos a dicho eje geométrico de
rotación (8).
5. Aparato según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que dichos elementos de
acoplamiento (9, 12) y elementos de restricción (30, 32, 33, 35;
33') definen una estructura de paralelogramo adicional con cuatro
ejes adicionales de rotación paralelos a dicho eje geométrico de
rotación (8).
6. Aparato según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que cada una de dichas
secciones de soporte incluye una de dicha estructura de
paralelogramo y estructura de paralelogramo adicional.
7. Aparato según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que cada una de dicha
estructura de paralelogramo y estructura de paralelogramo adicional
incluye un elemento de acoplamiento (9, 12) y un elemento de
restricción alargado (35, 32), dichos elementos de restricción
incluyen además un elemento de unión (33; 33') acoplados de una
manera giratoria a los extremos libres de dichos elementos de
acoplamiento (9, 12) y elementos de restricción alargados (35,
32).
8. Aparato según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que dichos elementos de
acoplamiento (9, 12) están acoplados a dicho elemento de unión (33)
de una manera giratoria alrededor de un eje idéntico de rotación
(11).
9. Aparato según una de las reivindicaciones 2 a
4, caracterizado por el hecho de que al menos una de dichas
secciones de soporte incluye una guía lineal (70).
10. Aparato según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que los elementos de
restricción incluyen poleas (85-88) y correas
(89,90), incluyendo cada una de dichas secciones de soporte un
elemento de acoplamiento giratorio (79, 82), un par de dichas poleas
(85-86, 87-88) y una de dichas
correas (89, 90).
11. Aparato según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que cada una de dichas
secciones de soporte incluye un alojamiento sensiblemente cerrado
(74, 75), estando dispuestos dicho par de poleas
(85-86,87-88) y correa (89, 90)
dentro del alojamiento (74, 75).
12. Aparato según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que una de dichas secciones de
soporte incluye una primera polea estacionaria (85) acoplada al
elemento de soporte estacionario (5), una segunda polea (86) y una
primera correa (89) acoplada a dichas primera y segunda polea (85,
86), incluyendo las otras de dichas secciones de soporte una tercera
polea (87), una cuarta polea (88) y una segunda correa (90)
acopladas a dichas tercera y cuarta polea (87, 88), estando el
dispositivo de referencia en forma de V (20; 20') y el dispositivo
de medición (39;39') rígidamente conectados a la cuarta polea (88),
estando mutuamente conectados la segunda (86) y la tercera polea
(87) de forma rígida.
13. Aparato según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que incluye además
un dispositivo de ajuste (60) acoplado al menos a uno de dichos
elementos de restricción
(30,32,33,35;33';33'',70;85-90) para ajustar y fijar
la disposición angular de dicha dirección de medición (D).
14. Aparato según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que incluye además un
dispositivo de ajuste (60) acoplado a una de dichas estructuras de
paralelogramo y estructura de paralelogramo adicional para ajustar y
fijar la disposición angular de dicha dirección de medición (D) al
ajustar la posición mutua de al menos dos de dichos ejes de rotación
y ejes adicionales de rotación.
15. Aparato según la reivindicación 14,
caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de ajuste
(60) está acoplado al elemento de soporte estacionario (5) y a una
de dicha estructura de paralelogramo y estructura de paralelogramo
adicional.
16. Aparato según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que incluye un
dispositivo de control para controlar desplazamientos automáticos
del dispositivo de medición desde una posición de equilibrio a una
condición de verificación y viceversa.
17. Aparato según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que el diámetro y
la verificación de redondez de una espiga (18) que orbita alrededor
de un eje geométrico de rotación (3), en el transcurso de la
mecanización en una máquina rectificadora de control numérico con
una mesa portapiezas que define dicho eje geométrico y un carro
portamuela (1) que lleva una muela (4), en el que el elemento de
soporte estacionario (5) está acoplado al carro portamuela.
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