ITBO20060835A1 - Sistema e metodo di controllo dimensionale e di forma - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

«Sistema e metodo di controllo dimensionale e di forma», a nome: MARPOSS Società per Azioni, di nazionalità italiana, con sede in 40010 Bentivoglio, (BO), via Saliceto 13. Inventori designati: Antonio Ghielmi, Antonio Bolognesi , Roberto Toso

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TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema di controllo per il controllo dimensionale e di forma di un pezzo meccanico che definisce una superficie di rotazione ed un asse di simmetria, comprendente una struttura portante con un sistema di supporto e riferimento per il pezzo meccanico che definisce un asse di riferimento longitudinale, atto a supportare il pezzo meccanico con l’asse di simmetria sostanzialmente coincidente con l’asse di riferimento longitudinale; un gruppo di misura con un riferimento meccanico con due appoggi fissi atti a toccare la superficie di rotazione del pezzo da controllare; un primo sistema di traslazione atto a consentire movimenti mutui di traslazione trasversale tra il gruppo di misura e il sistema di supporto e riferimento su un piano trasversale, ed un secondo sistema di traslazione atto a provocare movimenti mutui di traslazione assiale tra il pezzo ed il gruppo di misura lungo una direzione parallela all’asse di riferimento.

L’invenzione riguarda anche un metodo di controllo dimensionale e di forma di un pezzo meccanico che definisce una superficie di rotazione ed un asse di simmetria, con un sistema di controllo comprendente un sistema di supporto e riferimento per il pezzo meccanico che definisce un asse di riferimento longitudinale, un gruppo di misura con un riferimento meccanico con due appoggi fissi atti a toccare la superficie di rotazione del pezzo meccanico e un sensore atto a cooperare con la superficie di rotazione e a fornire segnali indicativi di dimensioni diametrali del pezzo.

Sono noti nell’arte sistemi di controllo dimensionale e di forma di pezzi meccanici che comprendono superfici cilindriche, esterne o interne.

Tali superfici cilindriche possono essere affette da errori, per esempio errori di circolarità (scostamento della sezione trasversale considerata del pezzo rispetto ad un cerchio), di cilindricità (scostamento di punti della superficie del pezzo rispetto ad una superficie cilindrica) e di concentricità (scostamento del centro delle sezioni trasversali del pezzo rispetto all’asse di simmetria).

Sono noti sistemi di controllo con apparecchiature di misura che prevedono di ruotare il pezzo di forma cilindrica attorno ad un asse di rotazione sostanzialmente coassiale all’asse longitudinale del pezzo e di rilevare spostamenti di uno o più tastatori rispetto ad uno o più riferimenti a forma di V, ovvero con due appoggi fissi atti a toccare in due punti la superficie cilindrica da controllare. Nel brevetto US-A-3274693, per esempio, sono illustrati due riferimenti a V connessi a elementi distanziali e appoggiati su due distinte sezioni trasversali del pezzo meccanico. Ad ogni riferimento a V è connesso un tastatore, mobile, collegato a un relativo traduttore che rileva variazioni diametrali del pezzo in corrispondenza della sezione considerata. Ruotando il pezzo attorno all’asse di rotazione è quindi possibile ottenere due distinti segnali che combinati forniscono parziali informazioni su eventuali deviazioni radiali del pezzo rispetto alle proprie dimensioni nominali. Un’apparecchiatura di questo tipo è limitata al controllo di un numero di sezioni definito dal numero di riferimenti a V utilizzati, così che i risultati ottenuti possono non essere sufficientemente rappresentativi delle dimensioni e della forma reali del pezzo.

Scopo della presente invenzione è ottenere un sistema ed un metodo di controllo dimensionale e di forma di pezzi meccanici che superi gli svantaggi dei sistemi e metodi noti.

Questo e altri scopi sono raggiunti da un sistema e da un metodo di controllo secondo la rivendicazione 1 e la rivendicazione 9, rispettivamente.

Un sistema di controllo secondo l’invenzione offre migliorate prestazioni metrologiche ed elevate caratteristiche di praticità e versatilità d’uso, con costi contenuti di realizzazione e funzionamento.

Un sistema di controllo dimensionale e di forma di un pezzo meccanico che definisce una superficie di rotazione ed un asse di simmetria, comprende una struttura portante con un sistema di supporto e riferimento per il pezzo meccanico che definisce un asse di riferimento longitudinale, atto a supportare il pezzo meccanico con l’asse di simmetria sostanzialmente coincidente con detto asse di riferimento longitudinale; un gruppo di misura con un riferimento meccanico con due appoggi fissi atti a toccare la superficie di rotazione del pezzo da controllare; un primo sistema di traslazione atto a consentire movimenti mutui di traslazione trasversale tra il gruppo di misura e detto sistema di supporto e riferimento su un piano trasversale; un secondo sistema di traslazione atto a provocare movimenti mutui di traslazione assiale tra il pezzo ed il gruppo di misura lungo una direzione parallela all’asse di riferimento. Il primo sistema di traslazione comprende dispositivi di spinta atti a mantenere detto riferimento meccanico del gruppo di misura a contatto con la superficie di rotazione del pezzo da controllare durante tali movimenti mutui di traslazione assiale, ed il sistema di controllo comprende almeno un dispositivo di misura di tali movimenti mutui di traslazione trasversale.

Un metodo di controllo dimensionale e di forma di un pezzo meccanico che definisce una superficie di rotazione ed un asse di simmetria, con un sistema di controllo comprendente un sistema di supporto e riferimento per il pezzo meccanico che definisce un asse di riferimento longitudinale, un gruppo di misura con un riferimento meccanico con due appoggi fissi atti a toccare la superficie di rotazione del pezzo meccanico e un sensore atto a cooperare con la superficie di rotazione e a fornire segnali indicativi di dimensioni diametrali del pezzo, comprende i passi di provocare traslazioni longitudinali mutue tra il pezzo ed il gruppo di misura lungo una direzione parallela all’asse di riferimento longitudinale; e, nel corso di dette traslazioni longitudinali, rilevare dimensioni diametrali del pezzo e la posizione mutua di detto riferimento meccanico e detto asse di riferimento longitudinale su un piano perpendicolare alla direzione parallela all’asse di riferimento. Il sistema ed il metodo di controllo secondo l’invenzione consentono di effettuare contemporaneamente controlli dimensionali e di forma, in particolare di cilindricità/concentricità di pezzi meccanici, con un grande risparmio di tempo rispetto ai sistemi e metodi noti.

Una prima realizzazione preferita del sistema secondo l’invenzione comprende un gruppo di misura con un comparatore del tipo a forchetta per il controllo di diametri esterni di pezzi meccanici.

Una seconda realizzazione preferita del sistema secondo l’invenzione comprende un gruppo di misura con un comparatore del tipo a tampone per il controllo di diametri interni di pezzi meccanici.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento agli allegati disegni, forniti a solo scopo illustrativo e non limitativo, in cui:

figura 1 è una vista laterale semplificata di una prima realizzazione di apparecchiatura di controllo di diametri esterni secondo l’invenzione,

figura 2 è una vista dall’alto semplificata di un particolare del sistema di controllo di figura 1;

figura 3 è una vista laterale semplificata di un particolare del sistema di controllo di figura 1;

figura 4 è una vista laterale semplificata di un sistema di controllo di diametri interni secondo una seconda realizzazione preferita dell’invenzione; e

figura 5 è una vista dall’alto del sistema di controllo di figura 4, parzialmente sezionata. Le figure 1-3 mostrano in maniera schematica un sistema di controllo dimensionale e di forma 1 di un pezzo meccanico 27 che definisce un asse di simmetria longitudinale ed una superficie di rotazione, in particolare una superficie cilindrica esterna. Il sistema di controllo 1 comprende una struttura fissa portante, o banco 3, a cui è connesso un braccio di supporto 5. Il braccio di supporto 5 è fisso rispetto al banco 3 e reca un primo sistema di traslazione 10 con una prima slitta flottante 9 a cui è connesso un gruppo di misura con un comparatore a forchetta 7 per il controllo di diametri esterni del pezzo 27. La slitta flottante 9 può traslare lungo una direzione X ed una direzione Y, mutuamente perpendicolari, che definiscono un piano X-Y. Per facilitare l’inserimento del pezzo 27 in posizione di misura, come sarà illustrato più in dettaglio in seguito, la slitta flottante 9 può essere vantaggiosamente attuata pneumaticamente.

Il banco 3 comprende un secondo sistema di traslazione con una guida 13 che definisce una direzione Z perpendicolare al piano X-Y su cui possono scorrere una seconda slitta 15 ed una terza slitta 17. Le slitte 15 e 17 sono del tipo di precisione a movimento traslante in direzione Z. Il pezzo meccanico 27 è montato e riferito su un sistema di supporto e riferimento comprendente una punta 21 ed una contropunta 23 che definiscono un asse di riferimento longitudinale parallelo all’asse Z e sono spinte contatto con le estremità del pezzo 27 per mezzo di molle non illustrate. In questa condizione, l’asse di simmetria del pezzo 27 è sostanzialmente coincidente con l’asse di riferimento longitudinale. Un dispositivo manuale a leva non illustrato consente di allontanare e di avvicinare reciprocamente la punta 21 e la contropunta 23 per inserire/disinserire e bloccare il pezzo 27. La slitta 15 reca un sistema di rotazione con un motore elettrico 19 atto a mettere in rotazione la punta 21 attorno ad un asse di rotazione parallelo a Z. La slitta 17 reca un braccetto 25 che a sua volta connette in maniera folle la contropunta 23 per seguire il pezzo 27 quando è posto in rotazione dal motore elettrico 19 attraverso la punta 21. Un sistema di rilevamento angolare con un trasduttore angolare di tipo noto, per esempio un encoder 20 fornisce segnali elettrici rappresentativi di posizioni angolari attorno a Z della punta 21 e quindi del pezzo 27.

Il secondo sistema di traslazione comprende dispositivi di attuazione di tipo noto e per questo non illustrati, per esempio uno o più motori elettrici controllati, che sono atti a traslare le slitte 15 e 17 lungo la guida 13, per muovere il pezzo lungo Z. Un dispositivo di misura schematicamente illustrato e indicato con il numero 16, per esempio una riga ottica, rileva la posizione delle slitte 15, 17, e quindi del pezzo 27, lungo Z.

La slitta flottante 9 connessa al braccio di supporto 5 è del tipo di precisione a movimento traslante sul piano X-Y. Il comparatore a forchetta 7, connesso alla slitta 9, può quindi traslare rispetto al braccio di supporto 5 e al pezzo 27 sul piano X-Y. Dispositivi di spinta, per esempio una molla 29 connessa ad un capo al braccio di supporto 5 spinge il comparatore a forchetta 7 a contatto con il pezzo 27 e garantisce, come sarà più chiaro in seguito, il contatto tra pezzo 27 e comparatore a forchetta 7 durante rotazioni reciproche attorno all’asse di rotazione e/o spostamenti reciproci sul piano X-Y e lungo la direzione Z.

In figura 2 è illustrato più in dettaglio, seppur sempre schematicamente, il gruppo di misura con il comparatore a forchetta 7 secondo un piano di sezione corrispondente alla sezione trasversale del pezzo 27 da controllare. Il comparatore a forchetta 7 comprende un corpo principale 11 che reca un riferimento meccanico a forma di V con due appoggi fissi 31 e 33 ed una quarta slitta 35 del tipo di precisione a movimento assiale. Il corpo principale 11 comprende un’apertura laterale 12 per inserire il pezzo 27 a contatto con gli appoggi fissi 31, 33. La stessa apertura laterale 12 è utilizzata per rimuovere il pezzo 27 una volta terminato il controllo sul pezzo stesso. La slitta 35 reca un dispositivo di misura 37 con un sensore, per esempio un tastatore mobile 39 atto ad entrare in contatto con il pezzo 27. La slitta 35 consente al dispositivo di misura 37 di traslare lungo la direzione X che giace sul piano X-Y e può essere vantaggiosamente attuata per mezzo di dispositivi di attuazione elettrici o pneumatici di tipo noto e per questo non illustrati, per avvicinare/allontanare il dispositivo di misura 37 al/dal pezzo 27. Il dispositivo di misura 37 è di tipo noto e può essere per esempio una cellula di misura ad azionamento pneumatico o meccanico con un trasduttore induttivo di posizione non illustrato atto a rilevare spostamenti del tastatore 39 lungo l’asse di misura e fornire segnali elettrici rappresentativi di tali spostamenti. Un elemento di riferimento 41, fisso rispetto al corpo principale 11, funge da battuta per la slitta 35 e definisce una posizione operativa per la stessa slitta 35 e di conseguenza per il dispositivo di misura 37. Per tenere conto di eventuali errori di ripetibilità introdotti dall’elemento di riferimento 41 sulla posizione operativa della slitta 35, un dispositivo di misura 43, fisso rispetto al corpo principale 11, controlla la posizione della slitta 35 lungo la direzione di misura. Il dispositivo di misura 43 è anch’esso di tipo noto, per esempio una cellula di misura con un tastatore 44 atto ad entrare in contatto con la slitta 35 ed un trasduttore induttivo di posizione (non illustrato) atto a fornire segnali elettrici rappresentativi della posizione del tastatore 44. In una realizzazione alternativa, la slitta 35 non è impiegata ed il dispositivo di misura 37 è fermo rispetto al corpo principale 11. In tale realizzazione alternativa, non è necessario l’elemento di riferimento 41, né il dispositivo di misura 43.

Il gruppo di misura può essere vantaggiosamente protetto da un elemento di protezione 40, visibile in figura 3, fermo rispetto al braccio di supporto 5 e con un’apertura 42 per l’inserimento del pezzo 27 da controllare.

La posizione del comparatore a forchetta 7, che come accennato in precedenza è solidale alla slitta 9 e quindi mobile rispetto al braccio di supporto 5 sul piano X-Y, è controllata rispetto al braccio di supporto 5 per mezzo di due dispositivi di misura 45 e 47 di tipo noto connessi al corpo principale 11. I dispositivi di misura 45 e 47, anch’essi schematicamente illustrati in figura 2, possono vantaggiosamente essere cellule di misura che comprendono tastatori 46, 48 atti a contattare il braccio di supporto 5 e trasduttori induttivi atti a fornire segnali elettrici rappresentativi della posizione dei tastatori 46, 48. I tastatori 46, 48 sono mobili sul piano X-Y, vantaggiosamente lungo direzioni di misura che sono sostanzialmente passanti per l’appoggio fisso 31 e l’asse di rotazione, e per l’appoggio fisso 33 e l’asse di rotazione, rispettivamente. Il braccio di supporto 5 è vantaggiosamente sagomato in maniera tale da offrire superfici di contatto 49, 50 per i tastatori 46, 48 perpendicolari alle rispettive direzioni di misura.

I diversi dispositivi di misura inviano segnali elettrici ad un’unità di elaborazione e controllo di tipo noto, non illustrata nelle figure.

In condizione operativa, la posizione del corpo principale 11 è definita dalla cooperazione tra la superficie di rotazione del pezzo 27 e gli appoggi fissi 31 e 33, che sono mantenuti a contatto con il pezzo 27 grazie alla spinta esercitata lungo X dalla molla 29 sul corpo principale 11. Si noti che essendo il comparatore a forchetta 7 mobile sul piano X-Y, il contatto tra il pezzo 27 e gli appoggi fissi 31, 33 è assicurato. I dispositivi di misura 45 e 47 forniscono la posizione sul piano X-Y del corpo principale 11 rispetto al braccio di supporto 5, mentre il dispositivo di misura 16 fornisce la posizione lungo Z della sezione trasversale controllata del pezzo 27.

In figura 4 è schematicamente illustrato un sistema di controllo dimensionale e di forma 51 per diametri interni di un foro cilindrico 55 di un pezzo meccanico 53 che definisce una superficie di rotazione ed un asse di simmetria. Il sistema di controllo 51 compren de una struttura fissa portante, o banco 57 che reca un sistema di supporto e riferimento con una tavola rotante 59 di precisione di tipo noto che ruota attorno ad un asse di riferimento longitudinale. Dispositivi di rotazione comprendenti per esempio un motore elettrico 63 ed un trasduttore angolare, o encoder 65, sono atti a ruotare la tavola rotante 59 e a fornire un segnale rappresentativo di posizioni angolari assunte dalla tavola rotante 59. Il sistema di controllo 51 comprende un sistema di supporto e riferimento 67 che comprende un’ogiva 61 fissata solidalmente alla tavola 59 che reca il pezzo 53, una piastra di appoggio 69 posta a contatto con il pezzo 53 ed un elemento elastico, per esempio una molla 71. Vantaggiosamente, la molla 71 agisce in direzione dell’asse di riferimento longitudinale ed è connessa ad un primo capo all’ogiva 61 e ad un secondo capo ad un elemento sostanzialmente cilindrico 73 rigidamente connesso alla piastra d’appoggio 69. L’elemento cilindrico 73 è accoppiato ad un foro 75 dell’ogiva 61, il cui asse è parallelo all’asse di riferimento. L’elemento cilindrico 73 ed il foro 75 definiscono un sistema di guida 77 per la piastra di appoggio 69 che quindi spinge e blocca il pezzo 53, per mezzo della molla 71, in direzione dell’asse di riferimento contro l’ogiva 61. Un sistema di riferimento trasversale di tipo noto e per questo non illustrato, comprendente per esempio lamina elastiche, impedisce movimenti del pezzo 53 rispetto all’ogiva 61 in direzioni trasversali all’asse di riferimento. Altri sistemi di supporto e riferimento noti possono essere impiegati, comprendenti per esempio elementi elastici integrali alla piastra d’appoggio.

Il sistema di controllo 51 comprende anche un braccio di supporto 58 che reca un primo sistema di traslazione con una slitta flottante 79, del tipo di precisione a movimento traslante in due direzioni X e Y perpendicolari all’asse di riferimento, che a sua volta reca un gruppo di misura con un comparatore a tampone 81 per il controllo di dimensioni diametrali interne. Il banco 57 reca un secondo sistema di traslazione con una guida 60 su cui scorre una slitta 62 del tipo di precisione a movimento traslante in direzione Z parallela all’asse di riferimento, attuata da dispositivi di attuazione, per esempio uno o più motori elettrici controllati non illustrati. Il braccio di supporto 58 è connesso alla slitta 62 e può quindi traslare lungo Z rispetto al banco 57. Un dispositivo di controllo non illustrato, per esempio una riga ottica, rileva la posizione della slitta 62 e quindi del comparatore a tampone 81, lungo Z. Il comparatore a tampone 81 è di tipo noto e comprende un riferimento meccanico con due appoggi fissi, o tastatori fissi 74, 76 ed un sensore, o tastatore mobile di misura 78 con un trasduttore induttivo di posizione che fornisce segnali rappresentativi di spostamenti mutui dei tastatori fissi 74, 76 e mobile 78. Come si vede in figura 5, che rappresenta una vista dall’alto schematizzata e non in scala del sistema di controllo di figura 4 parzialmente sezionato secondo un piano contenente la sezione da controllare del pezzo 53, i tastatori fissi 74, 76 del comparatore a tampone 81 realizzano un riferimento meccanico a forma di V per il pezzo 53. Vantaggiosamente, il comparatore a tampone 81 è a ricarica pneumatica, cosi che è possibile avvicinare mutuamente i tastatori 74, 76, 78 e facilitare l’inserimento del tampone 81 nel foro 55. Il comparatore a tampone 81 è solidalmente connesso ad un elemento meccanico 83 che comprende una superficie di battuta 85. Dispositivi di spinta, in particolare una molla 89, che coopera ad un primo capo con il braccio di supporto 58 e ad un secondo capo con la superficie di battuta 85 dell’elemento meccanico 83 spinge quest’ultimo in direzione X ed assicura il contatto dei tastatori fissi 74, 76 del comparatore a tampone 81 con la parete del foro 55 durante le rotazioni del pezzo 53 e le traslazioni del comparatore a tampone 81 lungo Z. L’elemento meccanico 83 reca anche dispositivi di misura di tipo noto, per esempio una o più cellule di misura 68 con un tastatore 70, schematicamente illustrate in figura 5, per controllare la posizione sul piano X-Y dell’elemento meccanico 83 e quindi del comparatore a tampone 81 rispetto al banco 57. I diversi dispositivi di misura inviano segnali elettrici ad un’unità di elaborazione e controllo di tipo noto, non illustrata nelle figure.

Come per il sistema di controllo delle figure 1-3, poiché il comparatore a tampone 81 è flottante sul piano X-Y, tale comparatore a tampone 81 si auto-riferisce rispetto al pezzo 53 e può mantenere il contatto anche in presenza di errori dimensionali o di forma del pezzo 53, e durante rotazioni e/o traslazioni relative.

Con i sistemi di controllo appena illustrati è possibile eseguire diversi tipi di controlli dimensionali e/o di forma di pezzi meccanici, per esempio controlli di diametri esterni ed interni, di circolarità, concentricità e/o cilindricità.

Metodi di controllo dimensionale e/o di forma di pezzi meccanici secondo l’invenzione verranno ora illustrati con riferimento al sistema di controllo di figure 1-3, cioè a sistemi di controllo dimensionale e di forma per diametri esterni.

Secondo un primo metodo di controllo dimensionale e di forma, il pezzo 27 è bloccato tra la punta 21 e la contropunta 23 e riferito rispetto al banco 3. Vantaggiosamente, per facilitare le operazioni di bloccaggio del pezzo 27 tra punta 21 e contropunta 23, sia il tastatore 39 che il relativo dispositivo di misura 37 vengono ritratti pneumaticamente, cioè spostati lungo X in allontanamento rispetto agli appoggi fissi 31, 33, così come il corpo principale 11 viene spostato attuando pneumaticamente in modo noto la slitta flottante 9 in maniera da contrastare la spinta della molla 29. Inoltre, tramite il dispositivo manuale a leva, la punta 15 e la contropunta 17 sono reciprocamente allontanate e, una volta inserito il pezzo 27 attraverso l’apertura 12 del corpo principale 11, sono successivamente avvicinate per bloccare il pezzo 27. Il pezzo 27 è quindi riferito rispetto al banco 3 con l’asse di simmetria sostanzialmente coincidente con l’asse di riferimento definito da punta e contropunta lungo una direzione che rimane fissa durante i successivi controlli, in particolare durante spostamenti lungo Z causati dalle slitte 15, 17.

Una volta bloccato il pezzo 27, la slitta flottante 9 è lasciata libera di muoversi sotto la spinta della molla 29 ed il dispositivo di misura 37 è portato in condizione operativa attuando la slitta 35. Di conseguenza, gli appoggi fissi 31, 32 e il tastatore 39 contattano il pezzo 27 in una sezione trasversale da controllare. Gli appoggi fissi 31, 32 sono vantaggiosamente disposti secondo una disposizione angolare asimmetrica rispetto al tastatore 39. Come è noto, per esempio dalla domanda internazionale di brevetto WO-A-01/66306, tale disposizione angolare asimmetrica aumenta la sensibilità del dispositivo di misura 37 a errori di forma frequentemente presenti nel pezzo 27.

Il pezzo 27 è quindi portato in rotazione per mezzo del motore elettrico 19 ed il dispositivo di misura 37, che era stato precedentemente calibrato su un pezzo master, fornisce segnali elettrici indicativi del diametro del pezzo 27 nella sezione trasversale considerata per ogni angolo di rotazione, quest’ultimo rilevato per mezzo dell’encoder 20. A seguito di una rotazione completa di 360° del pezzo 27, grazie alla particolare disposizione angolare degli appoggi fissi 31 e 33 e del tastatore 39, è possibile valutare la circolarità della sezione considerata. Inoltre, si noti come, in corrispondenza della sezione considerata, la cui posizione su Z è nota grazie alla riga ottica 16, i dispositivi di misura 45 e 47 forniscono segnali indicativi della posizione del corpo principale 11 sul piano X-Y, e quindi degli appoggi fissi 31, 33 e del tastatore 39, da cui è possibile risalire alla posizione del centro della sezione considerata del pezzo 27.

Attuando le slitte 15, 17 che provocano spostamenti lungo Z del pezzo 27 rispetto al comparatore a forchetta 7, è possibile ripetere il controllo di circolarità su differenti sezioni trasversali del pezzo 27 e ricavare al contempo la corrispondente posizione del centro della sezione considerata sia sul piano X-Y che su Z . La molla 29 e la slitta flottante 9 garantiscono che gli appoggi fissi 31, 33 ed il tastatore 39 siano a contatto con il pezzo 27 in corrispondenza di tutte le sezioni trasversali controllate e durante gli spostamenti relativi tra pezzo 27 e comparatore a forchetta 7 lungo Z. Posto che nel corso degli spostamenti lungo Z l’asse del pezzo 27 non è sottoposto a spostamenti sul piano X-Y, eventuali spostamenti del comparatore a forchetta 7 rilevati dai dispositivi di misura 45, 47 sono causati da errori dimensionali e/o di forma del pezzo 27.

Una volta acquisite informazioni sulla circolarità e sulla posizione del centro di diverse sezioni trasversali, è possibile ricavare l’errore di cilindricità e di concentricità del pezzo 27, attraverso elaborazioni di per sé note.

Alternativamente, secondo un secondo metodo di controllo è possibile ricavare errori di forma del pezzo 27 (concentricità e cilindricità) rilevando generatrici sulla superficie del pezzo 27 in corrispondenza di diversi angoli di rotazione.

In pratica, una volta posizionato il gruppo di misura in posizione operativa, con gli appoggi fissi 31, 33 ed il tastatore 39 a contatto con il pezzo 27, è effettuata una scansione del pezzo 27 traslando, senza ruotare, il pezzo 27 lungo Z (per mezzo delle slitte 15, 17 e dei relativi mezzi di attuazione). Durante la scansione, oltre ai segnali del comparatore a forchetta 7, sono acquisiti anche i segnali delle cellule di misura 45, 47, ottenendo così una prima generatrice del pezzo 27 in corrispondenza di una prima posizione angolare. Completata la prima scansione, il pezzo 27 è ruotato di un angolo predefinito ed una seconda scansione è effettuata per ottenere una seconda generatrice del pezzo 27 in corrispondenza di una seconda posizione angolare ruotata rispetto alla prima. Ruotando ancora la tavola rotante 59 di angoli predefiniti, uguali o diversi dai precedenti, è possibile ricavare un numero qualsiasi di generatrici del foro 55, da cui poi è possibile ricavare, attraverso elaborazioni di per sé note, errori di forma del pezzo 53, per esempio errori di cilindricità e concentricità.

Analogamente a quanto illustrato con riferimento al sistema di controllo delle figure 1-3, è possibile effettuare controlli dimensionali e di forma per diametri interni del pezzo 53 con il sistema di controllo di figura 4.

In un primo metodo preferito, il pezzo 53 è riferito e bloccato rispetto all’ogiva 61 per mezzo del sistema di riferimento e bloccaggio 67. Il comparatore a tampone 81, precedentemente calibrato su un pezzo master, è quindi inserito all’interno del foro 55 del pezzo 53 e posizionato in corrispondenza di una sezione trasversale da controllare. Successivamente, la tavola rotante 59 è posta in rotazione dal motore elettrico 63 e segnali rappresentativi del diametro interno della sezione considerata del pezzo 53, per ogni angolo di rotazione, sono rilevati dal comparatore a tampone 81. Le cellule di misura 68 forniscono segnali rappresentativi della posizione sul piano X-Y del comparatore a tampone 81, da cui è possibile ricavare il centro della sezione considerata attraverso elaborazioni di per sé note. Al termine di una rotazione completa di 360°, la tavola rotante 59 è fermata ed il comparatore a tampone 81 è spostato lungo Z in corrispondenza di una diversa sezione trasversale del pezzo 53 da controllare, per mezzo dei dispositivi di attuazione connessi alla slitta 62, per ripetere il controllo precedente. Quindi la tavola rotante 59 è nuovamente posta in rotazione e segnali elettrici rappresentativi della sezione considerata e della posizione del comparatore a tampone 81 sono rilevati analogamente alla sezione precedente per mezzo del comparatore a tampone 81 e delle cellule di misura 68, rispettivamente.

Una volta acquisita la posizione del centro di sezione e dell’errore di circolarità per un numero adeguato di sezioni, è possibile ricavare eventuali errori di cilindricità e/o concentricità del pezzo 53 attraverso elaborazioni di per sé note.

Alternativamente, in un secondo metodo di controllo secondo l’invenzione, è possibile ricavare errori di forma del pezzo 53 (concentricità e cilindricità) rilevando generatrici sulla superficie del foro 55 in corrispondenza di diversi angoli di rotazione. In sostanza, una volta inserito il comparatore a tampone 81 all’interno del foro 55 è effettuata una scansione del pezzo 53 spostando il comparatore a tampone 81 lungo Z (per mezzo della slitta 62) mantenendo la tavola rotante 59 ferma. Durante la scansione, oltre ai segnali del comparatore a tampone 81, sono acquisiti anche i segnali delle cellule di misura 68, ottenendo così una prima generatrice del foro 55 in corrispondenza di una prima posizione angolare della pezzo 53. Completata la prima scansione, la tavola rotante 59 è ruotata di un angolo predefinito ed una seconda scansione è effettuata per ottenere una seconda generatrice del foro 55 in corrispondenza di una seconda posizione angolare del pezzo 53 ruotata rispetto alla prima dell’angolo predefinito. Ruotando ancora la tavola rotante 59 di angoli predefiniti, uguali o diversi dai precedenti, è possibile ricavare un numero qualsiasi di generatrici del foro 55, da cui poi è possibile ricavare, in maniera nota errori di forma del pezzo 53, per esempio errori di cilindricità e concentricità.

In sostanza, con i sistemi e metodi secondo l’invenzione è possibile ricavare contemporaneamente ed in maniera molto veloce dati per ricavare errori dimensionali (diametro) e di forma (cilindricità/concentricità) del pezzo meccanico (53; 27).

Ai sistemi e metodi di controllo illustrati possono essere apportate modifiche senza per questo uscire dall’ambito di protezione dell’invenzione.

Per esempio, sebbene siano stati illustrati gruppi di misura con comparatori di tipo elettrico, anche comparatori di tipo pneumo-elettronico, di tipo noto, possono essere impiegati.

Inoltre, risultati equivalenti possono essere ottenuti facendo ruotare il gruppo di misura rispetto al pezzo, oppure facendo traslare sul piano X-Y il pezzo rispetto al gruppo di misura e controllandone quindi la posizione sul piano X-Y rispetto al banco. Se è il pezzo a traslare sul piano X-Y, il dispositivo di spinta, per esempio una molla di precarico, agisce su tale pezzo. Inoltre, come si è visto nelle realizzazioni di figure 1-3 e 4, è ugualmente possibile far compiere traslazioni mutue lungo Z tra pezzo e gruppo di misura sia facendo traslare il pezzo (figure 1-3), sia facendo traslare il gruppo di misura (figura 4).

È inoltre possibile modificare posizione e orientamento dei dispositivi di misura illustrati. È anche possibile tenere conto e compensare eventuali limitati spostamenti dell’asse di rotazione del pezzo da controllare sul piano X-Y durante traslazioni lungo Z per mezzo di dispositivi di misura di tipo noto che controllano la posizione sul piano X-Y dei sistemi di riferimento del pezzo, per esempio punta e contropunta rispetto al banco oppure rispetto al braccio di supporto.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo per il controllo dimensionale e di forma di un pezzo meccanico (27;53) che definisce una superficie di rotazione ed un asse di simmetria, comprendente: - una struttura portante (3;57) con un sistema di supporto e riferimento (21,23;67,61) per il pezzo meccanico (27;53) che definisce un asse di riferimento longitudinale, atto a supportare il pezzo (27;53) con l’asse di simmetria sostanzialmente coincidente con detto asse di riferimento longitudinale, - un gruppo di misura (7;81) con un riferimento meccanico con due appoggi fissi (31,33;74,76) atti a toccare la superficie di rotazione del pezzo (27;53) da controllare, - un primo sistema di traslazione (9,10;79) atto a consentire movimenti mutui di traslazione trasversale tra il gruppo di misura (7;81) e detto sistema di supporto e riferimento (21,23;67,61) su un piano (X-Y) trasversale, e - un secondo sistema di traslazione (13,15,17;60,62) atto a provocare movimenti mutui di traslazione assiale tra il pezzo (27;53) ed il gruppo di misura (7;81) lungo una direzione (Z) parallela all’asse di riferimento, caratterizzato dal fatto che detto primo sistema di traslazione (9,10;79) comprende dispositivi di spinta (29;89) atti a mantenere detto riferimento meccanico del gruppo di misura (7;81) a contatto con la superficie di rotazione del pezzo (27;53) da controllare durante detti movimenti mutui di traslazione assiale, il sistema di controllo comprendendo almeno un dispositivo di misura (45,47;68) di detti movimenti mutui di traslazione trasversale.
2. 2. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, che comprende anche un sistema di rotazione (19) per provocare rotazioni mutue tra il pezzo (27;53) ed il gruppo di misura (7;81) attorno a detto asse di riferimento longitudinale.
3. 3. Sistema di controllo secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 e 2, in cui detto gruppo di misura (7;81) comprende un comparatore di misura di tipo elettrico.
4. 4. Sistema di controllo secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 e 2, in cui detto gruppo di misura (7;81) comprende un comparatore di misura di tipo pneumoelettronico.
5. 5. Sistema di controllo secondo una qualunque delle rivendicazioni 3 e 4, in cui detto comparatore di misura è del tipo a forchetta (7).
6. 6. Sistema di controllo secondo una qualunque delle rivendicazioni 3 e 4, in cui detto comparatore di misura è del tipo a tampone (81).
7. 7. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 5, in cui detti movimenti di traslazione trasversale sono compiuti dal gruppo di misura (7;81) e detti movimenti di traslazione assiale sono compiuti dal pezzo (27;53).
8. 8. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 6, in cui detti movimenti di traslazione trasversale e detti movimenti di traslazione assiale sono compiuti dal gruppo di misura (7;81).
9. 9. Metodo per il controllo dimensionale e di forma di un pezzo meccanico (27;53) che definisce una superficie di rotazione ed un asse di simmetria, con un sistema di controllo comprendente un sistema di supporto e riferimento (21,23;67,61) per il pezzo meccanico (27;53) che definisce un asse di riferimento longitudinale, un gruppo di misura (7;81) con un riferimento meccanico con due appoggi fissi (31,33; 74,76) atti a toccare la superficie di rotazione del pezzo meccanico (27;53) e un sensore (39;78) atto a cooperare con detta superficie di rotazione e a fornire segnali indicativi di dimensioni diametrali del pezzo meccanico (27;53), comprendente i passi di: - provocare traslazioni longitudinali mutue tra il pezzo (27;53) ed il gruppo di misura (7;81) lungo una direzione (Z) parallela all’asse di riferimento longitudinale, e - nel corso di dette traslazioni longitudinali, rilevare dimensioni diametrali del pezzo (27;53) e la posizione mutua di detto riferimento meccanico e detto asse di riferimento longitudinale su un piano (X-Y) perpendicolare alla direzione (Z) parallela all’asse di riferimento.
10. 10.Metodo secondo la rivendicazione 9, comprendente anche il passo di provocare rotazioni mutue tra il pezzo (27;53) ed il gruppo di misura (7;81) attorno a detto asse di riferimento longitudinale.
11. 11.Metodo secondo la rivendicazione 10, nel quale dette traslazioni longitudinali mutue sono provocate durante le rotazioni mutue fra il pezzo (27;53) e il gruppo di misura (7;81). -------------------------------------- BRE/RG/LT