ES2337953T3 - Cabezal para la verificacion de las dimensiones lineales de piezas mecanicas. - Google Patents
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Abstract
Cabezal para verificar dimensiones lineales de piezas mecánicas, que incluye: - un elemento de soporte (1), que define un eje geométrico longitudinal, - un conjunto de brazo móvil (4), móvil con respecto al elemento de soporte (1), y que transporta un palpador (7) - un punto de apoyo (10), acoplado al brazo (4) y al elemento de soporte (1) para permitir los desplazamientos giratorios limitados de dicho brazo (4) con respecto al dicho elemento de soporte (1), - un dispositivo de retracción (68), que incluye un pistón (72), móvil con respecto al elemento de soporte (1), y elementos de estanqueidad (75, 88), el pistón (72) estando adaptado para cooperar con el brazo móvil (4) para llevar al brazo móvil (4) hasta una posición no operativa precisa, y - un transductor (50) para proporcionar señales que dependen de la posición de dicho brazo (4) con respecto a dicho elemento de soporte (1), caracterizado porque dichos elementos de estanqueidad del dispositivo de retracción (68) incluyen una junta de fuelle (88), que tiene sus extremos estacionarios con respecto al elemento de soporte (1) y al pistón (72).
Description
Cabezal para la verificación de las dimensiones
lineales de piezas mecánicas.
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La presente invención se refiere a un cabezal
para la verificación de las dimensiones lineales de piezas mecánicas
que incluye un elemento de soporte, que define un eje geométrico
longitudinal, un conjunto de brazo móvil con un brazo, móvil con
respecto al elemento de soporte y que transporta un palpador, un
punto de apoyo, acoplado al brazo y al elemento de soporte para
permitir desplazamientos giratorios limitados del brazo con respecto
al elemento de soporte, un dispositivo de retracción, que incluye
un pistón móvil con respecto al elemento de soporte y elementos de
estanqueidad, el pistón estando adaptado para cooperar con el brazo
móvil para llevar el brazo móvil a una posición no operativa
precisa y un transductor para proporcionar señales que dependen de
la posición del brazo con respecto al elemento de soporte.
Son conocidos muchos tipos de cabezales de
calibración o de medición, que incluyen características de este
tipo, para la inspección de piezas mecánicas en bancos, líneas
tránsfer o en el transcurso del mecanizado en
máquinas-herramienta en aplicaciones del tipo
denominado "en proceso".
La patente americana
US-B1-6269546 se refiere a esta
clase de cabezales. La patente americana revela, entre una serie de
características, dos sistemas diferentes para realizar la denominada
retracción del palpador o de los palpadores, esto es para desplazar
el palpador o los palpadores a una posición en la cual esté alejado
de la superficie de la pieza de trabajo que se va a verificar, a fin
de evitar impactos accidentales o deslizamientos indeseados del
palpador o de los palpadores en el transcurso de los desplazamientos
entre el cabezal y la pieza de trabajo acercándose uno hacia la otra
o alejándose entre sí.
El primer sistema, representado de forma
simplificada en la figura 2 de la patente americana, incluye un
dispositivo con un pistón acoplado a un circuito neumático. Cuando
se activa el dispositivo, el pistón fuerza al brazo hasta una
posición no operativa, que está definida por topes de limitación
apropiados. Cuando el cabezal ha llegado a la posición de
verificación, el suministro de aire se interrumpe: el pistón vuelve
a la posición anterior gracias a la acción de un resorte y el
palpador se puede desplazar libremente hacia la superficie que se va
a verificar.
En el segundo sistema, al cual se refiere la
figura 9 de la patente americana mencionada, el pistón está
sustituido por un fuelle, también alimentado mediante un circuito
neumático, que incluye un extremo el cual está abierto y acoplado a
la carcasa y el otro extremo el cual está cerrado y libre para
forzar al brazo hacia una posición retraída. El primer sistema,
conocido durante mucho tiempo, presenta algunos problemas
especialmente en el caso de un líquido amortiguador en el interior
de la carcasa. De hecho, las juntas de estanqueidad entre el pistón
y la superficie interior del cilindro asociado deben permitir el
desplazamiento mutuo adecuado entre las dos piezas, por ejemplo
evitando impedir el retorno correcto del pistón a la posición
inicial. Como consecuencia, la acción de obturación húmeda es sólo
parcial y el fluido es liberado progresivamente a través de los
conductos del circuito neumático. Por lo tanto, es difícil combinar
la acción de obturación y la limitación de fricción al mismo
tiempo, para asegurar un funcionamiento correcto y fiabilidad al
mismo tiempo.
El dispositivo con el fuelle representado en la
figura 9 de la patente americana
US-B1-6269546 permite ventajas
remarcables en términos de simplicidad y ausencia de fricción.
El fuelle está muy tenso y está sometido a
grandes deformaciones. Por esta razón, la elección de los materiales
que pueden asegurar la fiabilidad de la solución es a menudo
difícil.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un cabezal para la verificación de las dimensiones
lineales de piezas mecánicas que incluye un dispositivo de
retracción que es simple y asegura una fiabilidad incrementada con
respecto a las soluciones ya conocidas.
Este objeto se consigue mediante un cabezal de
acuerdo con la reivindicación 1.
Entre las ventajas que proporciona la solución
de acuerdo con la presente invención, existe la siguiente ventaja
remarcable. En los dispositivos de retracción de pistón conocidos,
en el transcurso de los desplazamientos de deslizamiento, pequeñas
cantidades de aire inevitablemente se fugan entre las juntas y la
pared del cilindro y, fluyendo entre las piezas móviles (por
ejemplo en asientos del pistón que están llenos sólo parcialmente
con las juntas) interfiere con el funcionamiento correcto del
dispositivo. A fin de resolver este problema, los dispositivos
conocidos proporcionan conductos apropiados para la descarga del
aire fugado a través de una tubería de drenaje. Una solución
conocida se representa de forma simplificada en la figura 1. Además
de las conexiones eléctricas y neumáticas del cabezal, existe la
tubería de drenaje que debe estar colocada correctamente para
evitar que los fluidos presentes en la máquina sean succionados. La
solución de acuerdo con la presente invención permite la eliminación
de la tubería de drenaje, como se ilustrará más adelante en este
documento.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La invención se describe ahora con más detalle
con referencia a las hojas adjuntas de dibujos, proporcionados a
título de ejemplo no limitativo, en los que:
La figura 1 es una vista en sección longitudinal
de un cabezal, de acuerdo con la técnica anterior, con algunos
detalles representados en vista frontal para mejor simplicidad y
claridad; y
la figura 2 es una vista en sección longitudinal
parcial, a mayor escala, del cabezal de acuerdo con la presente
invención, mostrando un dispositivo de retracción.
La figura 1 muestra un cabezal de calibración de
un tipo conocido, sustancialmente del mismo tipo de los cabezales
esbozados en la patente mencionada
US-B1-6269546, a la cual se hace
referencia para una descripción más detallada.
En resumen, el cabezal representado en la figura
1 incluye un elemento de soporte con una carcasa 1, que está
fabricada de acero y con una forma substancialmente de
paralelepípedo, y definen un eje geométrico longitudinal. Un
conjunto de árbol móvil incluye un brazo 4 dispuesto a lo largo de
una dirección sustancialmente paralela al eje geométrico
longitudinal de la carcasa 1. El brazo 4 incluye una parte interior,
colocada en el interior de la carcasa 1 y una parte exterior,
colocada en el exterior de la carcasa 1 que transporta un palpador
7. Con referencia a la disposición representada en la figura 1, el
palpador 7 está pensado para tocar una superficie mecánica
dispuesta en la parte superior de la figura. A través de orificios
apropiados, un hueco interior de la carcasa 1 puede ser llenado con
un fluido amortiguador, tal como por ejemplo aceite con
características de viscosidad particulares a fin de reducir la
velocidad del desplazamiento del brazo. Esta característica es
particularmente importante en el caso de la verificación de
superficies ranuradas. Un punto de apoyo 10 está acoplado a las
superficies de la carcasa 1 y del brazo 4 e incluye un elemento
deformable. El punto de apoyo 10 permite que el brazo 4 realice
desplazamientos giratorios limitados pero precisos alrededor de un
eje perpendicular al eje geométrico longitudinal de la carcasa 1.
Estos desplazamientos están limitados por medio de dispositivos de
limitación mecánicos obtenidos de un modo conocido. Por ejemplo, la
figura 1 representa un tornillo 12, que pasa a través de un taladro
del brazo 4 y roscado en el interior de la carcasa 1. El apoyo de
un área de la parte interna del brazo 4 contra la cabeza de un
tornillo de este tipo 12 limita el giro hacia arriba del brazo 4,
en un sentido contrario a las agujas del reloj en la figura 1, que
corresponde a un desplazamiento del palpador 7 alejándose de la
superficie de la pieza de trabajo que se va a verificar. Otros
elementos mecánicos, no visibles en la sección transversal de la
figura 1, cooperan para limitar los giros del brazo 4 en el sentido
opuesto. Un dispositivo de empuje para forzar al palpador 7 contra
la superficie de una pieza mecánica que se va a verificar incluye
un resorte de retorno 14 que está insertado en un asiento apropiado
y tiene un extremo acoplado al brazo 4 y el otro extremo acoplado a
un elemento de regulación, el cual, a su vez, está acoplado a la
carcasa 1.
Un dispositivo de retracción accionado
neumáticamente 18 para llevar el brazo 4 a una posición no operativa
precisa, que generalmente está definida por el tope de limitación
mecánica del tornillo 12, está fabricado como sigue.
En un asiento de la carcasa está colocado un
cilindro 20. Un pistón 22 puede deslizar en el interior del cilindro
20 e incluye dos asientos circulares 24 y 26 para el alojamiento de
los elementos de estanqueidad con juntas 25 y 27, que están
pensadas para realizar la estanqueidad entre el pistón 22 y la pared
interior del cilindro 20. Más específicamente, la junta 25
pertenece al tipo de "obturador de labio" y proporciona una
acción de obturación que predomina en uno de los dos sentidos del
desplazamiento del pistón 22. La junta 27 es sustancialmente
simétrica, por ejemplo es un denominado "anillo tórico"
provisto de la forma de un anillo. El pistón tiene un área central
hueca 28 y una bola dispuesta axialmente 30, la cual define una
superficie de empuje.
Los extremos de un resorte de compresión 33
están acoplados al pistón 22 y al cilindro 20, respectivamente. Un
orificio axial 35 en una parte extrema del cilindro 20 que sobresale
de la carcasa 1 está acoplado a un tubo 37 para la admisión del
aire que proviene de un circuito neumático, el cual incluye una
fuente de aire comprimido (no representada en la figura 1). Un
sistema de drenaje de aire incluye un espacio intermedio o cámara
40, definida en la pared del cilindro 20. La cámara 40 comunica en
un lado con la superficie interior del cilindro 20 por medio de un
orificio interior encarado a la pared del pistón 22 entre las dos
juntas 25 y 27, en el otro lado con un conducto de drenaje 44
acoplado a una tubería de descarga asociada, no representada en la
figura 1. El sistema de drenaje es necesario para el escape del aire
que inevitablemente se fuga en los espacios entre el cilindro 20 y
el pistón 22 en el transcurso de los desplazamientos mutuos. Se debe
indicar que el aire principalmente fuga desde el hueco del cilindro
20 en el lado de la junta 25, puesto que esta última no tiene que
estar comprimida a fin de permitir los desplazamientos de
deslizamiento correctos.
Un vástago de referencia 46 tiene un extremo
acoplado de un modo que se puede ajustar al brazo 4, mientras el
otro extremo es libre y define una superficie de apoyo
sustancialmente plana 48 encarada al pistón 22, más específicamente
la superficie de empuje de la bola 30.
Un transductor inductivo diferencial 50 de un
tipo conocido incluye devanados fijos a la carcasa 1 y un núcleo
fabricado de material magnético, acoplado al brazo 4 por medio de un
vástago.
Bajo condiciones de trabajo normales, antes del
desplazamiento de cabezal y de una pieza de trabajo que se va a
verificar uno hacia la otra hasta una disposición de verificación
mutua de un modo conocido, a fin de evitar que el palpador 7
impacte contra la pieza de trabajo o bien otros obstáculos durante
un movimiento de este tipo, el brazo 4 es llevado a una posición no
operativa precisa en la cual el palpador 7 está alejado de la
posición de verificación. Con este propósito, el dispositivo de
retracción 18 se activa haciendo que fluya aire comprimido en el
interior a través del tubo 37. La presión que el aire aplica contra
el pistón 22 fuerza al último a desplazarse hacia arriba (con
referencia a la disposición de la figura 1) en oposición al empuje
del resorte 33. Cuando la superficie de empuje de la bola 30 entra
en contacto con la superficie de apoyo 48 del vástago de referencia
46, el brazo 4 es forzado a desplazarse en el sentido contrario a
las agujas del reloj (con referencia a la figura 1) hasta que la
parte interior del brazo 4 está en apoyo contra la cabeza del
tornillo 12, definiendo de ese modo la posición no operativa del
brazo 4.
Cuando se alcanza la disposición de verificación
mutua y la pieza de trabajo está presente en la posición de
verificación, se expulsa el dispositivo de retracción 18,
interrumpiendo el flujo de aire y descargando la presión por medio
de dispositivos conocidos apropiados y el resorte 33 arrastra al
pistón 22 hacia atrás. Entonces, la fuerza de tracción que el
resorte 14 aplica al brazo 4 fuerza al palpador 7 en contacto con la
pieza de trabajo que se va a verificar. La posición que el palpador
7 y por consiguiente el brazo 4 adoptan adicionalmente a un
contacto de este tipo es detectada, de modo conocido, por el
transductor 50 el cual trasmite señales asociadas a una unidad de
visualización y procesamiento, no representada en la figura 1.
La figura 2 ilustra, a una escala diferente, un
dispositivo de retracción 68 que sustituye al dispositivo 18,
representado en la figura 1, en un cabezal de acuerdo con la
presente invención.
Al igual que el dispositivo 18, el dispositivo
de retracción 68 está accionado neumáticamente e incluye un
cilindro 70 acoplado a la carcasa 1 en un asiento apropiado. Un
pistón 72 puede deslizar en el interior del cilindro 70 y están
previstos elementos de estanqueidad entre el pistón 72 y el cilindro
70. En particular una junta deslizante o junta "de labios" 75
está alojada en un asiento circular 74 del pistón 72. El pistón 72
tiene un área central hueca 78 y una bola 80, axialmente dispuesta,
que define una superficie de empuje. Un resorte de compresión de
retorno 83 tiene sus extremos acoplados al pistón 72 y al cilindro
70, respectivamente. Un orificio axial 85 en un área extrema del
cilindro 70 que sobresale de la carcasa 1 está acoplado a un tubo
87 para la admisión de aire que proviene de un circuito neumático
conocido que incluye una fuente de aire comprimido (no representada
en la figura 2).
Los elementos de estanqueidad adicionalmente
incluyen una junta de fuelle 88, la cual está fijada (por ejemplo
encolados) a superficies del cilindro 70 y del pistón 72 encaradas
entre sí y alojada en el cilindro 70, parcialmente abrazada en el
área hueca central 78 del pistón 72. De este modo, los extremos de
la junta de estanqueidad 88 son estacionarios con respecto a la
carcasa 1 (a la cual está acoplado el cilindro) y al pistón 72.
El cabezal de acuerdo con la presente invención
funciona como se ha descrito con referencia a la figura 1, también
en tanto en cuanto concierne a la fase de retracción del brazo 4
conseguida por medio del dispositivo 68.
La presencia y la disposición de la junta de
fuelle 88 proporciona diversas ventajas con respecto a la solución
conocida de la figura 1. En primer lugar, permite la eliminación de
una de las dos juntas de estanqueidad deslizantes (el "anillo
tórico" 27 representado en la figura 1) limitando de ese modo
considerablemente los efectos negativos de la fricción y por
consiguiente el difícil compromiso entre un alto grado de
estanqueidad y una baja interferencia con el desplazamiento
correcto entre el pistón del cilindro. Además, la junta de fuelle
88 separa el área del cilindro 70 la cual está en contacto con el
hueco interior de la carcasa 1 desde el área de deslizamiento entre
el pistón 72 y el cilindro 70, evitando sustancialmente que los
fluidos amortiguadores, colocados en el cabezal, fuguen fuera.
Además, como la única junta, la junta "junta
de labios" 75 es sustancialmente unidireccional (es decir,
proporciona una acción de obturación que predomina a lo largo de
uno de los dos sentidos de desplazamiento del pistón, o, en otras
palabras, asegura la estanqueidad únicamente a lo largo de un
sentido de desplazamiento), el circuito de drenaje, que es
necesario en la forma de realización de la figura 1, se puede
omitir. De hecho, el aire que puede fugar a través de la junta 75
cuando el pistón 72 se desplaza para proporcionar la retracción del
brazo 4 (hacia arriba con referencia a las figuras) está retenido
por la junta de fuelle 88 y puede fluir de vuelta al orificio 85 y
por consiguiente al tubo 87 a través de la misma junta 75, cuando se
corta el suministro de aire y el circuito está en el transcurso de
la descarga de un modo conocido.
Por lo tanto, la solución de acuerdo con la
presente invención tiene una ventaja adicional remarcable: se puede
prescindir de uno de los acoplamientos que comunican con el exterior
de la carcasa, permitiendo la reducción de los costes y más
simplicidad tanto del cabezal como de las aplicaciones
asociadas.
La forma de realización de acuerdo con la figura
2 tiene una ventaja adicional con respecto a la disposición
ilustrada en la figura 9 de la patente mencionada
US-B1-6269546, en donde el
dispositivo de retracción se consigue simplemente por medio de un
fuelle el cual está cerrado en un extremo y se activa mediante aire
comprimido. De hecho, en el caso de la presente invención, incluso
aunque los problemas debidos a las fricciones entre las piezas que
se desplazan están considerablemente limitados, la junta de fuelle
abrazada en el cilindro 70 está definitivamente más protegida y
sometida a menos tensión, asegurando, como consecuencia, mayor
fiabilidad y una vida más extendida.
Preferiblemente, la junta de fuelle 88 puede
estar fabricada de caucho o de materiales plásticos, tales como
poliuretano, o metal.
La superficie de empuje (bola 80) y la
superficie de apoyo 48 están dispuestas de tal modo que están
mutuamente en contacto sustancialmente en, o cerca de, el plano
longitudinal que incluye el eje de rotación definido por el punto
de apoyo 10. De este modo se evitan sustancialmente los
deslizamientos transversales entre el vástago 48 y la bola 80.
Un cabezal de acuerdo con la presente invención
puede ser diferente con respecto a lo que ha sido descrito e
ilustrado en este documento. Por ejemplo, la superficie de empuje
del pistón 72 puede incluir una parte convexa diferente de la parte
de la bola 80, o puede ser sustancialmente plana. La superficie de
apoyo 48 puede incluir adicionalmente una parte esférica o,
generalmente, una convexa.
En un cabezal de acuerdo con la presente
invención, las características del cabezal, que han sido brevemente
ilustradas con referencia a la figura 1, se pueden realizar de
diferentes modos. Tales características incluyen, por ejemplo,
naturaleza, forma y acoplamiento de la carcasa 1, del brazo 4, del
punto de apoyo 10, del dispositivo de empuje (resorte 14), de los
dispositivos de limitación mecánica (tornillo 12), del transductor
50 y otros componentes.
Claims (15)
1. Cabezal para verificar dimensiones lineales
de piezas mecánicas, que incluye:
- un elemento de soporte (1), que define un eje
geométrico longitudinal,
- un conjunto de brazo móvil (4), móvil con
respecto al elemento de soporte (1), y que transporta un palpador
(7)
- un punto de apoyo (10), acoplado al brazo (4)
y al elemento de soporte (1) para permitir los desplazamientos
giratorios limitados de dicho brazo (4) con respecto al dicho
elemento de soporte (1),
- un dispositivo de retracción (68), que incluye
un pistón (72), móvil con respecto al elemento de soporte (1), y
elementos de estanqueidad (75, 88), el pistón (72) estando adaptado
para cooperar con el brazo móvil (4) para llevar al brazo móvil (4)
hasta una posición no operativa precisa, y
- un transductor (50) para proporcionar señales
que dependen de la posición de dicho brazo (4) con respecto a dicho
elemento de soporte (1),
caracterizado porque dichos elementos de
estanqueidad del dispositivo de retracción (68) incluyen una junta
de fuelle (88), que tiene sus extremos estacionarios con respecto al
elemento de soporte (1) y al pistón (72).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Cabezal de acuerdo con la reivindicación 1 en
el que dicho dispositivo de retracción (68) incluye un cilindro (70)
acoplado al elemento de soporte (1), dicho pistón (72) estando
alojado en el cilindro (70) y deslizando en su interior, uno de
dichos extremos de la junta de fuelle (88) estando fijado al
cilindro (70).
3. Cabezal de acuerdo con la reivindicación 2 en
el que la junta de fuelle (88) está alojada en el interior del
cilindro (70).
4. Cabezal de acuerdo con la reivindicación 2 o
la reivindicación 3 en el que dicho dispositivo de retracción (68)
incluye un circuito neumático con una fuente de aire comprimido, el
cilindro (70) estando acoplado a dicho circuito neumático.
5. Cabezal de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4 en el que dicho dispositivo de retracción
(68) incluye un resorte de retorno (83) dispuesto entre dicho
cilindro (70) y dicho pistón (72).
6. Cabezal de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que dicho pistón (72) incluye una
superficie de empuje (80) adaptada para cooperar con una superficie
de apoyo (48), la última siendo integral con el brazo (4).
7. Cabezal de acuerdo con la reivindicación 6 en
el que por lo menos una de dichas superficie de empuje (80) y
superficie de apoyo (48) incluye una parte convexa.
8. Cabezal de acuerdo con la reivindicación 7 en
el que dicha superficie de empuje (80) incluye una parte
sustancialmente esférica.
9. Cabezal de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 8 en el que el dispositivo de retracción (68)
incluye un vástago de referencia (46) acoplado al brazo (4), el
vástago de referencia incluyendo un extremo libre que define dicha
superficie de apoyo (48).
10. Cabezal de acuerdo con la reivindicación 9
en el que dicho vástago de referencia (46) está acoplado al brazo
(4) de un modo que se puede ajustar.
11. Cabezal de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que incluye dispositivos de limitación
mecánica (12) para limitar los desplazamientos giratorios de dicho
brazo móvil (4) y para definir dicha posición no operativa precisa
del brazo móvil (4).
12. Cabezal de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que la junta de fuelle (88) está
fabricada de plástico.
13. Cabezal de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11 en el que la junta de fuelle (88) está
fabricada de metal.
14. Cabezal de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11 en el que la junta de fuelle (88) está
fabricada de caucho.
\newpage
15. Cabezal de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que el pistón (72) es móvil a lo
largo de dos sentidos de desplazamiento, los elementos de
estanqueidad del dispositivo de retracción (68) adicionalmente
incluyendo una junta deslizante (75), acoplada al pistón (72) y
adaptada para realizar una acción de obturación que predomina a lo
largo de uno de dichos dos sentidos de desplazamiento del pistón
(72).
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