ES2329753T3 - Aparato para verifivar las dimensiones de piezas. - Google Patents
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Abstract
Aparato para verificar el diámetro de una pieza cilíndrica (18), que gira alrededor de un eje geométrico, en el transcurso del mecanizado en una máquina de rectificar de control numérico que incluye un carro de la muela abrasiva (1), con - un dispositivo de referencia (20) para cooperar con la pieza (18) que se va a verificar, - un dispositivo de medición (41) móvil con el dispositivo de referencia (20), - un dispositivo de soporte para sostener el dispositivo de referencia (20) y el dispositivo de medición (41), el dispositivo de soporte estando provisto de - un elemento de soporte (5) adaptado para ser fijado al carro de la muela abrasiva (1), - un primer elemento de acoplamiento (9) acoplado al elemento de soporte (5) de modo que gira alrededor de un primer eje de giro (7), y - un segundo elemento de acoplamiento (12) que transporta el dispositivo de referencia (20) y acoplado al primer elemento de acoplamiento (9) de modo que gira con respecto al mismo alrededor de un segundo eje de giro (11) paralelo a dicho primer eje de giro (7), - un mecanismo de guiado asociado con el dispositivo de referencia (20) para el guiado de la colocación del último sobre la pieza cilíndrica (18) hacia una condición de verificación del aparato y - un dispositivo de control (28, 30) para controlar los desplazamientos automáticos del aparato desde una posición de reposo a una condición de verificación, en el transcurso de tales desplazamientos el dispositivo de referencia (20) realizando movimientos de cierre con respecto al elemento de soporte (5), caracterizado porque el mecanismo de guiado incluye un dispositivo limitador (70) con un elemento rígido alargado (73) colocado sustancialmente en paralelo a dicho primer elemento de acoplamiento (9) y montado de forma giratoria con respecto al elemento de soporte (5), dicho elemento rígido alargado (73) define en un primer extremo una superficie de apoyo mecánico (77) de un primer par de superficies de apoyo (77, 79) adaptadas para acoplar con un elemento de apoyo (79) rígidamente unido a dicho segundo elemento de acoplamiento (12) y para limitar los movimientos de cierre del dispositivo de referencia (20) durante dichos desplazamientos automáticos hacia la condición de verificación y está adaptado para desacoplarse de dicho elemento de apoyo (79) cuando el dispositivo de referencia (20) adapta su posición sobre la pieza cilíndrica (18) que se va a verificar.
Description
Aparato para verificar las dimensiones de piezas
cilíndricas.
La presente invención se refiere a un aparato
para verificar el diámetro de una pieza cilíndrica, que gira
alrededor de un eje geométrico, por ejemplo una muñequilla de
cigüeñal que gira de forma orbital, en el transcurso del mecanizado
en una máquina de rectificar de control numérico que incluye un
carro de la muela abrasiva, con un dispositivo de referencia para
cooperar con la pieza que se va a verificar, un dispositivo de
medición móvil con el dispositivo de referencia, un dispositivo de
soporte para sostener el dispositivo de referencia y el dispositivo
de medición, el dispositivo de soporte estando provisto de un
elemento de soporte adaptado para ser fijado al carro de la muela
abrasiva, un primer elemento de acoplamiento acoplado al elemento de
soporte de modo que gira alrededor de un primer eje de giro, y un
segundo elemento de acoplamiento que transporta el dispositivo de
referencia y acoplado al primer elemento de acoplamiento de modo que
gira con respecto al mismo alrededor de un segundo eje de giro
paralelo al primer eje de giro, un mecanismo de guiado asociado con
el dispositivo de referencia para el guiado de la colocación del
último sobre la pieza cilíndrica hacia una condición de
verificación del aparato y un dispositivo de control para controlar
los desplazamientos automáticos del aparato desde una posición de
reposo a una condición de verificación, en el transcurso de tales
desplazamientos el dispositivo de referencia realizando movimientos
de cierre con respecto al elemento de soporte.
Aparatos con estas características, para la
verificación del diámetro de muñequillas de cigüeñal que giran con
un movimiento orbital alrededor de un eje geométrico, se exponen en
la solicitud de patente internacional WO-A9712724,
presentada por el mismo solicitante de la presente solicitud. En
particular, según las formas de realización representadas y
descritas en el documento WO-A9712724 anteriormente
mencionado, el aparato tiene un dispositivo de referencia en forma
de V que descansa sobre la muñequilla de cigüeñal que se va a
verificar y medios de guía asociados con dicho dispositivo de
referencia en forma de V, por ejemplo con elementos provistos de
superficies adecuadamente conformadas para entrar en acoplamiento
con la muñequilla de cigüeñal. Las formas de realización
presentadas en la solicitud de patente internacional
WO-A9712724 garantizan resultados metrológicos
excelentes y pequeñas fuerzas de inercia y las normas de
comportamiento del aparato con estas características, fabricado por
el solicitante de la presente solicitud de patente, confirman la
calidad remarcable y la fiabilidad de las aplicaciones. Sin
embargo, en algunos casos puede haber problemas debido al limitado
espacio disponible en la máquina-herramienta para el
montaje del aparato de verificación que incluye los elementos de
guía que tienen superficies con una extensión apropiada para
garantizar la cooperación correcta con la muñequilla de cigüeñal
que se va a
verificar.
verificar.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un aparato para la verificación metrológica de
muñequillas de cigüeñal que giran en el transcurso del mecanizado
en una máquina-herramienta, por ejemplo durante la
verificación en proceso en una máquina de rectificar para
rectificar muñequillas de cigüeñal que giran con un movimiento
orbital, que puede garantizar las mismas normas de comportamiento,
en términos de precisión y fiabilidad que aquellos de los aparatos
según el documento WO-A9712724 anteriormente
mencionado y ofrece pequeñas dimensiones de distribución en planta
con respecto a aquellos aparatos. Este problema se resuelve mediante
un aparato de verificación del tipo mencionado antes en este
documento, en el que el mecanismo de guiado incluye un dispositivo
limitador con un elemento rígido alargado colocado sustancialmente
en paralelo al primer elemento de acoplamiento y montado de forma
giratoria con respecto al elemento de soporte, el elemento rígido
alargado define en un primer extremo una superficie de apoyo
mecánico de un primer par de superficies de apoyo adaptadas para
acoplarse con un elemento de apoyo rígidamente unido al segundo
elemento de acoplamiento y para limitar los movimientos de cierre
del dispositivo de referencia durante los desplazamientos
automáticos hacia la condición de verificación y está adaptado para
desacoplarse del elemento de apoyo cuando el dispositivo de
referencia adapta su posición sobre la pieza cilíndrica que se va a
verificar. Una ventaja que proporciona la presente invención es que,
en virtud de la presencia del dispositivo limitador, se evita que
el dispositivo de referencia colisione contra la muela abrasiva en
el caso en el que el aparato esté accidentalmente controlado para
desplazarse hacia la condición de verificación y no exista
muñequilla de cigüeñal en la mesa de trabajo.
La invención se describe ahora con más detalle
con referencia a los dibujos adjuntos, que muestran una forma de
realización preferida a título de ilustración y no de limitación. En
dichos dibujos:
la figura 1 es una vista lateral de un aparato
de medición montado en el carro de la muela abrasiva de una máquina
de rectificar para cigüeñales, representado en una posición de
reposo;
las figuras 2 y 3 son vistas laterales
parciales, que muestran a una escala mayor y con algunos detalles en
sección transversal, el aparato de la figura 1, bajo una condición
de funcionamiento diferente;
la figura 4 es una vista lateral parcial de
algunos componentes del aparato representado en la figura 3 tomada
a lo largo de la línea IV-IV de la figura 5;
la figura 5 es una vista frontal parcial del
aparato de la figura 3 montado en el carro de la muela abrasiva de
la máquina de rectificar;
\newpage
la figura 6 muestra un detalle del dispositivo
de medición de un aparato según la presente invención para la
medición comparativa del diámetro de una muñequilla de cigüeñal, que
evita interferencias con el taladro de lubricación en la muñequilla
de cigüeñal; y
la figura 7 es una vista parcialmente en sección
transversal del sistema de medición del aparato.
\vskip1.000000\baselineskip
Con referencia a las figuras 1 a 5, el carro de
la muela abrasiva 1 de una máquina de rectificar de control
numérico por ordenador ("CNC") para rectificar cigüeñales
sostiene un husillo 2 que define el eje de giro 3 de la muela
abrasiva 4. El carro de la muela abrasiva 1 transporta un
dispositivo de soporte que incluye un elemento de soporte 5 que,
por medio de un pasador de giro 6, con rodamientos previamente
cargados, no representados, sostiene un primer elemento de
acoplamiento giratorio 9. El pasador 6 define un primer eje de giro
7 paralelo al eje de giro 3 de la muela abrasiva 4 y al eje de giro
8 del cigüeñal. A su vez, el elemento de acoplamiento 9 por medio
de un pasador de giro 10, con rodamientos previamente cargados, no
representados, define un segundo eje de giro 11 paralelo a los ejes
de giro 3 y 8, sostiene un segundo elemento de acoplamiento
giratorio 12. En el extremo libre del elemento de acoplamiento 12
está acoplada una cubierta de guía 15 en la cual se puede trasladar
axialmente una varilla de transmisión 16 que transporta un palpador
17 para entrar en contacto con la superficie de la muñequilla de
cigüeñal 18 que se va a verificar. Los desplazamientos de la
varilla 16 son detectados por un dispositivo de medición, como se
describe más adelante en este documento. En el extremo inferior de
la cubierta de guía 15 está fijado un bloque de soporte 19 que
sostiene un dispositivo de referencia 20, en forma de V, adaptado
para acoplar la superficie de la muñequilla de cigüeñal 18 que se
va a verificar, en virtud de los giros permitidos por los pasadores
6 y 10. La varilla de transmisión 16 es móvil a lo largo de la
línea bisectriz del dispositivo de referencia en forma de V 20. Una
espiral de volante 21, más específicamente un resorte de torsión
helicoidal, representado en la figura 5, está colocado entre el
elemento de soporte 5 y el primer elemento giratorio 9. El resorte
21, que tiene una extensión sustancialmente cilíndrica, está
colocado alrededor del pasador 6 y tiene sus extremos acoplados a
los pasadores 13 y 14 integrales con el elemento de soporte 5 y con
el primer elemento de acoplamiento giratorio 9, respectivamente. El
resorte 21 aplica una fuerza que tiende a causar el giro del primer
elemento de acoplamiento 9 con respecto al elemento de soporte 5 en
el sentido de las agujas del reloj (con referencia a las figuras
1-3) y para equilibrar el peso del aparato en una
condición de verificación, como se describe más adelante en este
documento. Un mecanismo de guiado que, según la siguiente
descripción más detallada, tiene la función de dispositivo de
referencia de guiado 20 para acoplar la muñequilla de cigüeñal 18,
incluye un dispositivo limitador 70 colocado entre el carro de la
muela abrasiva 1 y el segundo elemento de acoplamiento 12, para
limitar y guiar los movimientos del primer elemento de acoplamiento
9 y el segundo elemento de acoplamiento 12 durante sus giros
alrededor de los ejes de giro 7 y 11 definidos por los pasadores 6
y 10.
El dispositivo limitador 70 incluye elementos de
soporte y guiado con un elemento tubular 71 fijado al primer
elemento de acoplamiento 9 por medio de tornillos 72 y colocado
paralelo a dicho elemento 9, y un elemento alargado rígido o
vástago 73, alojado en el interior del elemento tubular 71 y guiado
para realizar traslaciones axiales mediante dos casquillos 74 y 75
colocados en el interior del elemento tubular 71 como se ilustra en
la figura 3. Superficies de apoyo internas 68 y 69 limitan la
entidad de las traslaciones axiales entre el vástago 73 y el
elemento tubular 71 y un resorte de compresión 67 mantiene las
superficies 68 y 69 una contra la otra cuando no existen tensiones
externas. Los extremos del vástago 73 tienen una primera superficie
de apoyo mecánico 76 y una segunda superficie de apoyo mecánico 77
(ilustradas en las figuras 2 y 3), que son sustancialmente planas y
perpendiculares con respecto al eje del vástago 73. Además, el
dispositivo limitador 70 incluye un primer elemento de apoyo de
referencia con un pasador 78 acoplado de un modo ajustable al
elemento de soporte 5 (y por consiguiente al carro de la muela
abrasiva 1) y un segundo elemento de apoyo de referencia con un
pasador 79 acoplado de un modo ajustable al segundo elemento de
acoplamiento 12 (y por consiguiente al dispositivo de referencia
20). Los pasadores 78 y 79 definen superficies de apoyo convexas, en
particular esféricas. Una forma de realización diferente de la
invención puede incluir superficies apoyo 76, 77, 78 y 79 provistas
de formas geométricas diferentes.
Un resorte de cierre de retorno 26 está acoplado
entre bloques 22 y 24, que están fijados, respectivamente, a los
elementos de acoplamiento giratorios primero (9) y segundo (12) en
la proximidad del pasador de giro 10. Un elemento de tope positivo
ajustable 33, también acoplado al bloque 22, es forzado por el
resorte 26 contra una superficie de apoyo del bloque 24 para
conseguir un dispositivo para limitar la posición angular entre los
elementos de acoplamiento primero (9) y segundo (12) y los
desplazamientos de giro alternativo asociados.
Un elemento de apoyo fijo adicional 35 está
rígidamente acoplado al elemento de soporte 5 y pensado para
cooperar con la superficie exterior del elemento tubular 71 para
limitar los giros en el sentido contrario a las agujas del reloj
(con referencia a las figuras 1-3) del primer
elemento de acoplamiento 9 alrededor del eje 7.
El cigüeñal que se va a verificar está colocado
en la mesa de trabajo 23, entre un husillo y un contrapunto, no
representado, que definen el eje de giro 8, coincidente con el eje
geométrico principal del cigüeñal. Como consecuencia, la muñequilla
de cigüeñal 18 realiza un movimiento orbital alrededor del eje 8. El
número de referencia 18' indica la posición superior que alcanza la
muñequilla de cigüeñal, mientras el número de referencia 18''
indica la posición inferior de la muñequilla de cigüeñal. Incluso
aunque la muñequilla de cigüeñal 18 gire excéntricamente alrededor
del eje 8, pero describiendo una trayectoria circular, la
trayectoria del pasador con respecto al carro de la muela abrasiva
1 se puede representar, sustancialmente, mediante el arco
representado con una línea de trazos e indicado con el número de
referencia 25. Por lo tanto, cuando dispositivo de referencia 20
descansa sobre la muñequilla de cigüeñal 18, describe una
trayectoria similar, con un movimiento alternativo de arriba hacia
abajo y viceversa y a una frecuencia, de algunas decenas de
revoluciones por minuto, igual a aquella del movimiento orbital de
la muñequilla de cigüeñal 18. Esto es debido al hecho de que el
aparato de verificación es transportado por el carro de la muela
abrasiva 1 que, en las máquinas de rectificar de control numérico
modernas, mecaniza las muñequillas de cigüeñal mientras giran en un
movimiento orbital mediante el "seguimiento" de los pasadores
de modo que la muela abrasiva se mantiene en contacto con la
superficie que se va a rectificar. Evidentemente, al movimiento
transversal de "seguimiento", se añade un movimiento de
alimentación para la extracción de material. Por lo tanto, se
comprende que los desplazamientos de los elementos que forman el
aparato de verificación implican fuerzas de inercia relativamente
pequeñas, con la ventaja del comportamiento metrológico, el
desgaste limitado y la fiabilidad del aparato.
Un dispositivo de control, con algunos detalles
representados en las figuras 4 y 5, incluye un cilindro de doble
efecto 28, por ejemplo del tipo hidráulico. El cilindro 28 está
sostenido por el carro de la muela abrasiva 1 y comprende un
elemento móvil, en particular una varilla 29, acoplada a un extremo
del pistón del cilindro 28 y en el otro, por medio de un pasador de
giro 27, en una parte intermedia de un elemento móvil, más
específicamente una palanca 30, la última estando a su vez
conectada a un extremo y por medio de un pasador de giro 6, al
elemento de soporte 5. Cuando el cilindro 28 es activado para
desplazar el pistón y retraer la varilla 29 hacia la izquierda (con
referencia a la figura 4), la palanca 30 gira en el sentido
contrario a las agujas del reloj (con referencia a la figura 4)
alrededor del pasador 6 y el extremo libre de la palanca 30 entra
en contacto con un elemento de gancho o pasador 32 fijado al primer
elemento de acoplamiento 9, causando que el último gire en el
sentido contrario a las agujas del reloj (figura 4) y el aparato de
verificación se desplace a la posición de reposo representada en la
figura 1. Durante este desplazamiento, la superficie de apoyo del
bloque 24 entra en contacto, forzada por el resorte 26, con el
elemento de tope positivo 33, definiendo de ese modo un valor
máximo del ángulo formado entre los dos elementos de acoplamiento 9
y 12. La retracción del aparato de verificación a la posición de
reposo normalmente está controlada por el control numérico de la
máquina de rectificar cuando, en la masa de la señal de medición del
aparato de verificación, se detecta que la muñequilla de cigüeñal
18 ha alcanzado la dimensión (diametral) requerida. Después de ello,
tiene lugar el mecanizado de otras piezas del cigüeñal o, en el
caso en el que se haya completado el mecanizado de cigüeñal, se
descarga la pieza, manualmente o automáticamente, y se carga una
nueva pieza en la mesa de trabajo 23.
Cuando se tiene que mecanizar una nueva
muñequilla de cigüeñal, se lleva frente a la muela abrasiva 4,
generalmente desplazando la mesa de trabajo 23 (en el caso de una
máquina de rectificar con una única muela abrasiva) y el aparato se
mueve a la condición de verificación. Esto ocurre controlando, por
medio del control numérico de la máquina de rectificar, el cilindro
28 de forma que la varilla 29 se desplace hacia la derecha (con
referencia a la figura 4). Por lo tanto, el extremo libre de la
palanca 30 (que gira en el sentido de las agujas del reloj, en la
figura 4, alrededor del pasador de giro 6) se desacopla del pasador
de gancho 32 y el bloque de soporte 19, a través de giros de los
elementos de acoplamiento 9, 12, debido al peso específico de los
componentes del aparato de verificación, se aproxima a la muñequilla
de cigüeñal 18, que mientras tanto se mueve según su trayectoria
orbital. Más específicamente, en una primera fase del desplazamiento
de los elementos de acoplamiento 9 y 12 giran integralmente
alrededor del eje de giro 6 porque el resorte 26 mantiene al
elemento de tope positivo 33 en apoyo contra la superficie del
bloque 24. En esta fase la posición del vástago 73 en el elemento
tubular 71 está definida por el reposo de las superficies de apoyo
interiores 68 y 69 forzadas una contra la otra por el empuje del
resorte de compresión 67. Después de un giro de una entidad
específica y mientras el bloque de soporte 19 y el dispositivo de
referencia 20 realizan movimientos de cierre con respecto al
elemento de soporte 5 aproximándose ambos la muñequilla de cigüeñal
que se desplaza de forma orbital 18 y la muela abrasiva 4, la
primera superficie de apoyo mecánico 76 del vástago 73 toca el
pasador 78 y, después de un desplazamiento corto adicional, una
superficie del dispositivo de referencia en forma de V 20 acopla o
no acopla la muñequilla de cigüeñal 18. En el primer caso, además
del descanso completo del dispositivo 20 sobre la muñequilla de
cigüeñal 18, el elemento de tope positivo 33 se separa de la
superficie del bloque 24 y la cooperación correcta entre la
muñequilla de cigüeñal 18 y el dispositivo de referencia 20 se
mantiene en el transcurso de la fase de verificación en virtud de
los desplazamientos de los elementos de acoplamiento 9 y 12
causados por la fuerza de la gravedad y por el empuje de la
muñequilla de cigüeñal 18, en oposición a la fuerza de la gravedad
aplicada a los elementos del aparato de verificación. Las
dimensiones y la estructura del aparato se pueden diseñar de tal
modo que, por ejemplo, cada uno de los lados de la V del dispositivo
de referencia 20 aplique a la muñequilla de cigüeñal 18 una fuerza,
debida a la gravedad, de aproximadamente un kilogramo.
Si, por el contrario, en el transcurso de los
movimientos de cierre anteriormente mencionados y después de que
haya ocurrido el contacto entre la primera superficie de apoyo
mecánico 76 del vástago 73 y el pasador 78, la superficie del
dispositivo de referencia en forma de V 20 no acopla la muñequilla
de cigüeñal 18 (y, en algunos casos, las dimensiones del aparato
puede ser tales que, en la primera fase del desplazamiento, el
dispositivo de referencia en forma de V 20 puede no acoplar la
muñequilla de cigüeñal 18), después de un desplazamiento corto
adicional la segunda superficie extrema 77 del vástago 73 toca el
pasador 79. En este punto (figura 2), en una segunda fase del
desplazamiento, el elemento de tope positivo 33 se desacopla de la
superficie del bloque 24 y, mientras el primer elemento de
acoplamiento 9 continúa girando alrededor del eje 7, el segundo
elemento de acoplamiento 12 gira con respecto al primero 9 alrededor
del segundo eje de giro 11 y el bloque de soporte 19 se desplaza a
lo largo de una trayectoria que es sustancialmente paralela al
perfil de la muela abrasiva 4. Este desplazamiento es debido al
hecho de que, en esta segunda fase del desplazamiento, los puntos
de contacto entre las superficies extremas planas 76 y 77 y los
pasadores de apoyo 78 y 79 (la posición de estos puntos varía como
consecuencia del deslizamiento de los pasadores de apoyo 78 y 79
sobre las superficies 76 y 77) definen ejes instantáneos de giro
paralelos a los ejes 7 y 11. En otras palabras, los elementos de
acoplamiento primero (9) y segundo (12), el elemento de soporte 5 y
el vástago 73 definen sustancialmente una estructura en forma de
paralelogramo en la cual la distancia que separa dos ejes de giro
con respecto a los otros dos varía ligeramente en el transcurso del
desplazamiento. Durante este desplazamiento, el dispositivo de
referencia en forma de V 20 es guiado hacia la muñequilla de
cigüeñal 18 y puede entrar en contacto con ella en cualquier punto
de su trayectoria orbital.
Las dimensiones del aparato son tales que el
contacto entre la muñequilla de cigüeñal 18 y el dispositivo en
forma de V 20 causan el desacoplamiento inmediato de uno de los dos
partes de superficies de apoyo mecánico definidas por los extremos
76 y 77 del vástago 73 y los pasadores de apoyo 78 y 79. La figura
2, que se refiere a una condición en la cual ambas superficies
extremas planas 76 y 77 del vástago 73 han entrado en contacto con
los respectivos pasadores de apoyo 78 y 79, muestra la posición del
dispositivo en forma de V 20 con respecto a la posición superior
18' que la muñequilla de cigüeñal 18 alcanza en el transcurso de su
desplazamiento. Es evidente que la muñequilla de cigüeñal 18
primero encuentra el lado de la V más alejado de la muela abrasiva
4 y el dispositivo 20 adapta su posición sobre la muñequilla de
cigüeñal 18 gracias al giro limitado del bloque de soporte 19 (en
el sentido contrario a las agujas del reloj con referencia a la
figura 2) y este giro causa el desacoplamiento de la superficie
extrema plana 77 del vástago 73 y el pasador 79. Por lo tanto, es
posible mantener la cooperación correcta entre la muñequilla de
cigüeñal 18 y el dispositivo de referencia 20 en el transcurso de
la fase de verificación, como se ha mencionado antes en este
documento, en virtud de los desplazamientos de los elementos de
acoplamiento 9 y 12, causados por la fuerza de la gravedad y por el
empuje de la muñequilla de cigüeñal 18, en oposición a la fuerza de
la gravedad que actúa sobre los elementos del aparato de
verificación. Por lo tanto, el dispositivo limitador 70 no
interfiere, durante la fase de verificación, con el libre
desplazamiento de los elementos de acoplamiento 9 y 12.
Por lo tanto, la presencia del dispositivo
limitador 70 permite conseguir un desplazamiento guiado del
dispositivo de referencia en forma de V 20 hacia la muñequilla de
cigüeñal 18 que se va a verificar, y este desplazamiento garantiza
el acoplamiento dinámico del primero con la última en la condición
de verificación correcta. El dispositivo limitador 70, que empieza
funcionando únicamente en un cierto punto del desplazamiento
automático controlado por el cilindro 28, y sólo si es necesario
(en otros términos si no ha ocurrido el acoplamiento correcto del
dispositivo en forma de V 20 sobre la muñequilla de cigüeñal 18
entre tanto), limita los movimientos de cierre del dispositivo de
referencia 20 durante los cuales el último se aproxima hacia la
muela abrasiva 4, guiando sus desplazamientos a lo largo de una
trayectoria que es sustancialmente paralela al perfil de la muela
abrasiva 4. Los desplazamientos guiados a lo largo de una
trayectoria de este tipo tienen lugar hasta que se consigue la
cooperación correcta entre el dispositivo en forma de V 20 y la
muñequilla de cigüeñal 18.
Por lo tanto, incluso en el caso en el que
debido a un error no exista un cigüeñal 34 colocado en la posición
de verificación sobre la mesa de trabajo 23, y el dispositivo de
referencia 20 no encuentre muñequilla de cigüeñal 18 alguna sobre
la cuál descansar, el dispositivo limitador 70 evita que el
dispositivo 20 colisione contra la muela abrasiva 4, causando
consecuencias negativas imaginables. Por otra parte, como se ha
mencionado antes en este documento, en virtud del desacoplamiento
de las superficies del par de superficies de apoyo mecánico 77 y 79
en el momento apropiado en el tiempo, el dispositivo limitador 70 no
limita en modo alguno el desplazamiento libre de los elementos de
acoplamiento 9 y 12 en el transcurso de la fase de verificación,
garantizando de ese modo, durante esta fase, la cooperación correcta
entre el dispositivo en forma de V 20 (y los componentes del
dispositivo de medición, acoplados al mismo) y la muñequilla de
cigüeñal 18 que forma órbitas que se va a verificar.
En algunos casos, el desplazamiento de avance de
la varilla 29 puede estar controlado de modo que el movimiento de
aproximación del bloque de soporte 19 se detenga temporalmente en
correspondencia con una posición próxima a la trayectoria 25, pero
ligeramente separada de la posición superior 18' de la muñequilla de
cigüeñal 18. La extensión completa de la varilla 29 es entonces
controlada por el control numérico de la máquina de rectificar
cuando la muñequilla de cigüeñal 18 va alcanzar su posición superior
18', de forma que la muñequilla de cigüeñal 18 se acopla
dinámicamente al dispositivo de referencia 20 sustancialmente en tal
posición superior 18'. Este modo de proceder permite tener una
velocidad mutua baja entre las piezas que entran en contacto entre
sí (dispositivo de referencia 20 y la muñequilla de cigüeñal 18),
proporcionando de ese modo un impacto muy suave entre ellos.
Evidentemente, incluso la fase de desplazamiento
del aparato hacia la posición de reposo, controlada activando el
cilindro 28 para causar la retracción de la varilla 29, como ha sido
descrito antes en este documento, puede incluir dos fases, como el
desplazamiento hacia la condición de verificación.
Más particularmente, dependiendo de la posición
en la cual tiene lugar el desacoplamiento entre el dispositivo en
forma de V 20 y la superficie de pasador 18, puede ocurrir que,
además de este desacoplamiento y el subsiguiente giro del segundo
elemento de acoplamiento 12 en el sentido contrario a las agujas del
reloj (con referencia a la vista en las figuras
1-3), el pasador 79 entra en contacto con la
superficie extrema 77 del vástago 73 (el otro extremo 76 del último
estando ya en apoyo contra el pasador de apoyo 78, figura 3) y tiene
lugar una fase de desplazamiento guiado hacia la posición de
descanso, hasta que, continuando el giro alrededor del eje 7 (en el
sentido de las agujas del reloj con referencia a las figuras
1-3), la distancia entre las superficies convexas
de los pasadores 78 y 79 es mayor que la longitud del vástago 73 y
la primera superficie 77 y el pasador 79 se desacoplan, después de
ello la superficie 76 y el pasador 78. Como consecuencia del
desacoplamiento de las superficies del primer par de superficies de
apoyo mecánico (77, 79), el resorte 26 causa la aproximación entre
los elementos de giro 9 y 12, que está limitada por el contacto
entre el elemento de tope positivo 33 y la superficie del bloque
24.
En la condición de verificación la cooperación
entre la muñequilla de cigüeñal 18 y el dispositivo de referencia
20 se mantiene, como ha sido descrito antes en este documento,
debido a los desplazamientos de los componentes causados por la
fuerza de la gravedad. La acción del resorte 21, el alargamiento del
cual aumenta con el descenso del bloque de soporte 19, parcialmente
y dinámicamente equilibra las fuerzas debido a la inercia de las
piezas móviles del aparato de verificación siguiendo los
desplazamientos de la muñequilla de cigüeñal 18. De ese modo, es
posible, por ejemplo, evitar sobre tensiones fuertes entre el
dispositivo de referencia 20 y la muñequilla de cigüeñal 18, en
correspondencia con la posición inferior 18'', que puede tender a
causar deformaciones en la forma de V del dispositivo de referencia
20. Por otra parte, puesto que durante el movimiento de elevación
del aparato (debido al giro de la muñequilla de cigüeñal hacia la
posición superior 18'), la acción de la tracción del resorte 21
disminuye, las fuerzas de inercia que tienden, en correspondencia
con la posición superior 18', a liberar el acoplamiento entre el
dispositivo de referencia en forma de V 20 y la muñequilla de
cigüeñal 18, pueden ser adecuadamente equilibradas. Hay que observar
que el resorte 21 no causa presión alguna entre el dispositivo de
referencia 20 y la muñequilla de cigüeñal 18, que cooperan
mutuamente, como se ha mencionado antes en este documento, sólo
debido a la fuerza de la gravedad.
Los elementos de acoplamiento 9 y 12 son
básicamente brazos lineales con ejes geométricos que descansan en
planos transversales con respecto al eje de giro 8 del cigüeñal y al
eje de giro 3 de la muela abrasiva 4. Sin embargo, como se
representa en la figura 5, en donde también se representa
parcialmente un cigüeñal 34, a fin de evitar cualquier
interferencia con elementos y dispositivos de la máquina de
rectificar, el elemento de acoplamiento 12 comprende partes 36 y 37
que se extienden en una dirección longitudinal y partes desplazadas
en diferentes planos transversales.
Las figuras 6 y 7 representan algunos detalles
del dispositivo de medición del aparato. En la figura 6 se
representa una muñequilla de cigüeñal 18 que presenta en la zona
central, como es normal, un taladro de lubricación 38. Para el
propósito de asegurar la posición recíproca más adecuada entre el
dispositivo de referencia en forma de V 20 y la superficie de la
muñequilla de cigüeñal 18, la cubierta tubular de guía 15 está
colocada simétricamente con respecto a la sección transversal
intermedia de la muñequilla de cigüeñal 18. Con el propósito de
evitar cualquier interferencia con el taladro de lubricación 38, el
palpador 17 está desplazado con respecto a la sección transversal
intermedia del pasador 18, por medio de una parte transversal 40 de
la varilla de transmisión 16.
Los desplazamientos axiales de la varilla de
transmisión 16 con respecto a una posición de referencia son
detectados por medio de un transductor de medición, fijado a la
cubierta tubular 15, por ejemplo un transductor 41 del tipo LVDT o
HBT (conocidos y no ilustrado en las figuras), con los devanados
fijos y un núcleo ferromagnético 43 acoplado a un elemento móvil, o
varilla 42, móvil con la varilla de transmisión 16. Como se
representa en la figura 7, también, el desplazamiento axial de la
varilla de transmisión 16 está guiado por dos casquillos 44 y 45,
colocados entre la cubierta 15 y la varilla 16. Un fuelle de metal
46, que es rígido con respecto a las fuerzas de torsión, y tiene
sus extremos fijados a la varilla 16 y a la cubierta 15,
respectivamente, cumple la función dual de evitar que la varilla 16
gire con respecto a la cubierta 15 (evitando de ese modo que el
palpador 17 adopte posiciones impropias) y cerrando herméticamente
el extremo inferior de la cubierta 15.
El bloque de soporte 19 está fijado a la
cubierta de guía 15 por medio de pares de tornillos 50 que pasan a
través de ranuras 51 y sostiene el dispositivo de referencia 20, que
consiste en dos elementos 52, 53 con superficies que forman
pendiente, a las cuales están fijadas dos barras de 54, 55. La
posición de reposo del palpador 17 se puede ajustar por medio de
tornillos 50 y ranuras 51.
Es posible equipar uno de los aparatos de
verificación anteriormente descritos con palpadores adicionales,
varillas de transmisión asociadas y transductores de medición para
detectar diámetros adicionales y otras dimensiones o
características geométricas o de forma de la muñequilla de cigüeñal
que está siendo mecanizada.
El dispositivo de referencia en forma de V 20
puede ser sustituido con dispositivos de referencia de un tipo
diferente.
Es evidente que en una máquina de rectificar de
múltiples muelas que mecanizan simultáneamente una pluralidad de
muñequillas de cigüeñal pueden ser contempladas justo como muchos
aparatos de verificación. Además se pueden contemplar otras
variantes de fabricación en los aparatos de verificación según la
invención, por ejemplo en tanto en cuanto concierne a la estructura
del dispositivo limitador, que puede incluir, por ejemplo, un
elemento alargado articulado a un elemento de soporte 5 (o al
segundo elemento de acoplamiento 12), forzado a realizar giros
limitados con respecto al primer elemento de acoplamiento 9 y
provisto de un extremo libre para conseguir una superficie de apoyo
mecánico con un elemento adecuado integral con el segundo elemento
de acoplamiento 12 (o al elemento de soporte 5) para causar el
cambio desde la primera a la segunda fase en el desplazamiento del
aparato, como ha sido descrito antes en este documento, y guiar el
desplazamiento del dispositivo de referencia en dicha segunda
fase.
Otras posibles formas de realización de los
medios de guía en un aparato de verificación según la invención
incluyen dispositivos limitadores con por lo menos dos elementos de
apoyo de referencia mecánica que, en el transcurso del
desplazamiento del aparato desde la posición de reposo a la posición
de verificación, cooperan juntos para limitar y guiar el
desplazamiento del dispositivo de referencia (20), pero no
interfieren con los desplazamientos de los elementos de
acoplamiento (9 y 12) en el transcurso de la fase de verificación
de la muñequilla de cigüeñal.
Otras variantes posibles pueden implicar la
estructura y la colocación del dispositivo de control o del resorte
de equilibrio 21. Como un ejemplo, un resorte 21 puede ser
sustituido por un resorte de compresión o de tracción adecuadamente
colocado entre las piezas que giran mutuamente del aparato, o puede
ser extraído. En el último caso, las características del resorte de
compresión 67 (en el dispositivo limitador 70) se pueden seleccionar
adecuadamente a fin de realizar la acción de equilibrado. De hecho,
en la condición de verificación, mientras la superficie de apoyo 77
y el pasador 79 están acoplados, la superficie 76 se mantiene en
apoyo control pasador 78 mediante el resorte 67. Como consecuencia,
durante la operación de verificación, el resorte 67 aplica un
empuje entre el elemento de soporte 5 (a través del pasador 78 y el
vástago 73) y el primer elemento de acoplamiento 9 (a través del
elemento tubular 71). El empuje aplicado por el resorte de
compresión 67 se opone a la acción de las fuerzas de la gravedad y
varía durante los movimientos del dispositivo de referencia 20,
equilibrando dinámicamente parte de las fuerzas debido a la inercia
de las partes móviles del aparato, como ha sido explicado antes en
este documento con referencia al resorte 21.
Además, se puede contemplar un elemento de guía
adicional acoplado al dispositivo de referencia 20, conseguido, por
ejemplo, como se expone en la solicitud de patente internacional
WO-A9712724.
Un aparato según la invención, aunque
particularmente adecuado para la verificación de la muñequilla de
cigüeñal en movimiento orbital, evidentemente puede ser utilizado
generalmente para verificar una pieza cilíndrica que gire alrededor
de su eje, o alrededor de un eje paralelo a su eje.
Claims (13)
-
\global\parskip0.950000\baselineskip
1. Aparato para verificar el diámetro de una pieza cilíndrica (18), que gira alrededor de un eje geométrico, en el transcurso del mecanizado en una máquina de rectificar de control numérico que incluye un carro de la muela abrasiva (1), con- un dispositivo de referencia (20) para cooperar con la pieza (18) que se va a verificar,- un dispositivo de medición (41) móvil con el dispositivo de referencia (20),- un dispositivo de soporte para sostener el dispositivo de referencia (20) y el dispositivo de medición (41), el dispositivo de soporte estando provisto de- -
- un elemento de soporte (5) adaptado para ser fijado al carro de la muela abrasiva (1),
- -
- un primer elemento de acoplamiento (9) acoplado al elemento de soporte (5) de modo que gira alrededor de un primer eje de giro (7), y
- -
- un segundo elemento de acoplamiento (12) que transporta el dispositivo de referencia (20) y acoplado al primer elemento de acoplamiento (9) de modo que gira con respecto al mismo alrededor de un segundo eje de giro (11) paralelo a dicho primer eje de giro (7),
- un mecanismo de guiado asociado con el dispositivo de referencia (20) para el guiado de la colocación del último sobre la pieza cilíndrica (18) hacia una condición de verificación del aparato y- un dispositivo de control (28, 30) para controlar los desplazamientos automáticos del aparato desde una posición de reposo a una condición de verificación, en el transcurso de tales desplazamientos el dispositivo de referencia (20) realizando movimientos de cierre con respecto al elemento de soporte (5),caracterizado porque el mecanismo de guiado incluye un dispositivo limitador (70) con un elemento rígido alargado (73) colocado sustancialmente en paralelo a dicho primer elemento de acoplamiento (9) y montado de forma giratoria con respecto al elemento de soporte (5), dicho elemento rígido alargado (73) define en un primer extremo una superficie de apoyo mecánico (77) de un primer par de superficies de apoyo (77, 79) adaptadas para acoplar con un elemento de apoyo (79) rígidamente unido a dicho segundo elemento de acoplamiento (12) y para limitar los movimientos de cierre del dispositivo de referencia (20) durante dichos desplazamientos automáticos hacia la condición de verificación y está adaptado para desacoplarse de dicho elemento de apoyo (79) cuando el dispositivo de referencia (20) adapta su posición sobre la pieza cilíndrica (18) que se va a verificar. - 2. Aparato según la reivindicación 1 en el que el dispositivo limitador (70) incluye elementos de soporte y de guía (71) acoplados al primer elemento de acoplamiento (9) y adaptados para soportar y guiar el elemento rígido
alargado (73). - 3. Aparato según la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en el que el elemento rígido alargado (73) define, en su extremo opuesto al primer extremo, una primera superficie de apoyo (76) de un segundo par de superficies de apoyo, la cual está adaptada para acoplarse con un segundo elemento de apoyo (78) rígidamente unido al elemento de
soporte (5). - 4. Aparato según la reivindicación 3 en el que las superficies de apoyo de cada uno de dicho por lo menos un par y un segundo par incluye una superficie sustancialmente plana (76; 77) y una superficie convexa (78; 79).
- 5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 para verificar una muñequilla de cigüeñal que gira de forma orbital (18) en el que el dispositivo de referencia (20) está adaptado para mantener el contacto con la muñequilla de cigüeñal (18) que se va a verificar debido sustancialmente a las fuerzas de la gravedad, el aparato incluyendo un resorte de equilibrado (21) conectado al dispositivo de soporte y adaptado para aplicar al dispositivo de referencia (20) un empuje opuesto a la acción de las fuerzas de la gravedad.
- 6. Aparato según la reivindicación 5 en el que dicho resorte (21) está colocado entre dicho elemento de soporte (5) y dicho primer elemento de acoplamiento (9) para aplicar al dispositivo de referencia (20) una acción de tracción que varía dinámicamente durante los desplazamientos del aparato.
- 7. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en el que el dispositivo de control (28, 30) está también adaptado para controlar el desplazamiento automático del aparato desde la condición de verificación hasta la posición de reposo e incluye- un elemento de gancho (32) conectado al primer elemento de acoplamiento (9), y- un elemento móvil (29, 30) adaptado para cooperar con dicho elemento de gancho (32) para llevar y mantener el aparato en la posición de reposo.
\global\parskip1.000000\baselineskip
- 8. Aparato según la reivindicación 7 en el que dicho dispositivo de control incluye un cilindro de doble efecto (28).
- 9. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en el que el acoplamiento entre el segundo elemento de acoplamiento (12) y el primer elemento de acoplamiento (9) incluye un dispositivo (33) para limitar los desplazamientos de giro del segundo elemento de acoplamiento con respecto al primer elemento de acoplamiento y un resorte de cierre (26).
- 10. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en el que el dicho dispositivo de referencia (20) es sustancialmente de un tipo en forma de V.
- 11. Aparato según la reivindicación 10 en el que el dispositivo de medición incluye un palpador (17) adaptado para tocar la superficie de la pieza (18) que se va a verificar y una varilla de transmisión (16) que transporta el palpador (17) y axialmente móvil sustancialmente a lo largo de la línea bisectriz del dispositivo de referencia en forma de V (20).
- 12. Aparato según la reivindicación 11 en el que dicho aparato de medición adicionalmente incluye una cubierta de guía (15) fijada al segundo elemento de acoplamiento (12), la varilla de transmisión (16) siendo axialmente móvil en el interior de la cubierta de guía (15), el palpador (17) estando fijado excéntricamente a un extremo de dicha varilla de transmisión (16) para estar en contacto con la pieza (18), un transductor de medición (41) fijado a la cubierta de guía (15) y provisto de un elemento móvil (42) que coopera con el otro extremo de la varilla de transmisión (16) y un dispositivo (46) para evitar los desplazamientos de giro de la varilla de transmisión (16) con respecto a la cubierta de guía (15).
- 13. Aparato según la reivindicación 12 en el que dicho dispositivo para evitar el desplazamiento de giro de la varilla de transmisión (16) con respecto a la cubierta de guía (15) comprende un fuelle de metal (46) que tiene sus extremos fijados a la varilla de transmisión (16) y a la cubierta de guía (15), respectivamente.
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