ITBO980198A1 - Comparatore lineare a movimento assiale. - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

«Comparatore lineare a movimento assiale», a

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un comparatore lineare comprendente mezzi di supporto e protezione con un involucro, atto a definire un asse geometrico longitudinale, un equipaggio mobile con un elemento allungato, avente forma sostanzialmente cilindrica, alloggiato nell'involucro, disposto sostanzialmente lungo l'asse geometrico longitudinale e assialmente mobile rispetto all'involucro, e un elemento tastatore connesso ad un'estremità di detto elemento allungato, un trasduttore di posizione atto a fornire segnali indicativi della posizione assiale dell'elemento allungato rispetto all’involucro, mezzi di spinta con una molla atta ad imprimere una spinta in direzione sostanzialmente longitudinale fra i mezzi di supporto e protezione e l'equipaggio mobile, e mezzi di guida per guidare i movimenti assiali dell'elemento allungato rispetto all'involucro.

Comparatori, o teste, lineari a movimento assiale con tali caratteristiche sono noti da tempo. Un esempio di realizzazione è illustrato nel brevetto americano US4347492 che mostra comparatori, denominati "a matita", con un involucro e un alberino cilindrico che scorre assialmente entro l’involucro mediante un dispositivo di guida e reca ad un'estremità un tastatore per toccare il pezzo da controllare ed all’altra estremità un nucleo ferromagnetico che trasla all'interno di avvolgimenti di un trasduttore induttivo, fissi rispetto all’involucro, in seguito a movimenti assiali dell’alberino. Sono noti e comuni a molti comparatori di questo tipo sistemi antirotazione comprendenti spine solidali all'alberino che, durante i movimenti assiali dell'alberino, scorrono in asole ricavate nell’involucro, o sistemi antirotazione equivalenti in cui l'asola è ricavata nell'alberino e la spina è solidale all'involucro o che comprendono, ad esempio, una rotellina folle che scorre in un'asola. Tali sistemi antirotazione, oltre a richiedere complicate operazioni di montaggio, hanno l'inconveniente della presenza di attrito fra asola e spina, attrito i cui effetti possono essere diminuiti ma non annullati utilizzando la rotellina, con conseguenze negative sulla ripetibilità del comparatore. Scopo della presente invenzione è ottenere una testa a matita di dimensioni ridotte, che abbia una struttura particolarmente semplice, e garantisca caratteristiche di ripetibilità ed affidabilità molto elevate.

Raggiunge questo ed altri scopi un comparatore secondo la rivendicazione 1.

La struttura particolarmente semplice dei comparatori lineari secondo la presente invenzione risulta molto vantaggiosa in termini di riduzione di costi. Altri vantaggi che derivano dalla particolare realizzazione del dispositivo antirotazione riguardano la possibilità di assemblare fra loro in modo estremamente semplice e rapido i diversi componenti del comparatore. Un comparatore lineare secondo l'invenzione può essere costruito secondo la forma di realizzazione preferita descritta di seguito con riferimento agli annessi disegni, dati a puro titolo esempliiicativo e non-limitativo, nei quali: figura 1 è una sezione longitudinale di un comparatore secondo una realizzazione dell'invenzione con alcuni particolari in vista;

figura 2 è una vista ingrandita, parzialmente in sezione, di un particolare del comparatore di figura 1 nel quale la guarnizione 63 è stata omessa;

figura 3 è una vista ingrandita, parzialmente in sezione, di un particolare di un comparatore secondo una diversa forma di realizzazione in cui la guarnizione 63 è stata omessa.

Il comparatore, o testa, a movimento assiale mostrato nelle figure 1 e 2 comprende mezzi di supporto e protezione con un involucro tubolare 7, realizzato in acciaio ed avente forma sostanzialmente cilindrica, che definisce un asse geometrico longitudinale, una superficie interna 3, sostanzialmente cilindrica, con una zona filettata di estremità 5, ed un elemento di chiusura posteriore 7 connesso, in particolare incollato, all’involucro 1. Un rocchetto 9 alloggia nell’involucro 1 e detinisce un'apertura longitudinale 11, due sedi anulari esterne 13, 15 e due sedi di estremità sostanzialmente cilindriche 14, 16.

Un equipaggio mobile comprende un elemento allungato cavo, o alberino 17, parzialmente inserito all'interno dell'involucro 1, un supporto 19, incollato all'alberino 17 dal lato che fuoriesce parzialmente dall'involucro 1, e un tastatore con un palpatore sferico 21 avvitato ad un'estremità del supporto 19. L'alberino 17 è mobile rispetto all'involucro 1 in direzione dell'asse geometrico longitudinale, ed il palpatore 21 può entrare in contatto con un pezzo da controllare 48.

Un trasduttore induttivo di posizione, ad esempio de! tipo a mezzo ponte, comprende due avvolgimenti 23, 25 ed un nucleo 27 in materiale ferromagnetico. Gli avvolgimenti 23 e 25 sono strettamente avvolti al rocchetto ?, secondo una tecnica nota, in corrispondenza delle sedi anulari 13 e 15 rispettivamente, mentre il nucleo 27 è fissato (ad esempio, incollato), all'interno dell'alberino 17.

Il rocchetto 9 con i relativi avvolgimenti 23, 25 è fissato all’involucro 1 mediante incollaggio della superficie esterna degli avvolgimenti 23, 25 e del rocchetto 9 alla superficie interna 3 dell'involucro tubolare 1, in modo noto non mostrato in figura 1 .

Mezzi di guida, per guidare movimenti assiali dell'alberino 17 rispetto all'involucro 1, comprendono due boccole 31, 33, realizzate, ad esempio, in bronzo, o altro materiale autolubrificante, fissate, in particolare incollate, al rocchetto 9 in posizioni longitudinalmente distanziate l’una rispetto all'altra, in corrispondenza delle sedi 14 e 16 del rocchetto 9. L'alberino 17 è inserito nelle boccole 31, 33 con un gioco dell'ordine di una decina di μιτι.

I mezzi di supporto e protezione comprendono una ghiera di registrazione 43, con un foro passante centrale 44, avvitata alla superficie interna 3 dell'involucro 1 in corrispondenza della zona filettata 5.

Mezzi di spinta comprendono una molla elicoidale a compressione 39, in particolare una molla conica. Le estremità della molla 39 sono sagomate e presentano porzioni di estremità ripiegate 38 e 40 sostanzialmente allineate lungo direzioni parallele alla direzione longitudinale di comprimibilità della molla stessa.

La ghiera di registrazione 43 ed il supporto 19 comprendono zone di connessione con sedi allungate 41 e 45 che definiscono assi longitudinali disossati rispetto all’asse geometrico longitudinale dell'involucro 1, e alloggiano le porzioni ripiegate di estremità 38, 40 della molla 39.

Grazie alla particolare connessione delle porzioni di estremità 38 e 40 della molla 39 alle zone di connessione (sedi 41 e 45) presenti nella ghiera di registrazione 43 e nel supporto 19, rotazioni mutue intorno all'asse geometrico longitudinale fra molla 39 e ghiera di registrazione 43 e fra molla 39 e supporto 19 sono sostanzialmente impedite. Di conseguenza, dato che la ghiera di registrazione 43 è fissata (con accoppiamento filettato registrabile e con l'ausilio di una ghiera di bloccaggio 57 descritta nel seguito) all'involucro 1 e che il supporto 19 è incollato all'alberino 17, una posizione angolare, intorno all'asse geometrico longitudinale, fra involucro 1 e alberino 17 è definita e fissata, e movimenti mutui di rotazione tendenti a variare tale posizione angolare durante il normale funzionamento della testa sono sostanzialmente impediti dall'azione della molla 39.

Mezzi di limitazione comprendono una superficie di battuta 47, definita dalla boccola 33 ed una superficie 49 definita dal supporto 19, atte a cooperare per definire il limite della corsa dell’ alberino 17, in seguito al contatto del tastatore 21 con il pezzo 48, in opposizione alla spinta della molla 39 e inoltre un anello di battuta 51, fissato al supporto 19, che definisce una superficie dì battuta 53, atta a cooperare con una superficie 55 definita dalla ghiera di registrazione 43 per definire il limite della corsa dell’alberino 17 quando questo è in condizioni di riposo, sottoposto all'azione della molla 39.

I mezzi di supporto e protezione comprendono anche la già citata ghiera di bloccaggio 57, avvitata esternamente alla ghiera di registrazione 43, che andando a battuta contro una superficie di estremità dell'involucro 1, blocca (a posizione assiale della ghiera di registrazione 43 rispetto all'involucro 1.

Una guarnizione flessibile di tenuta 63 di forma tubolare è fissata alle estremità, da un lato in corrispondenza di una sede 65 nella ghiera di registrazione 43 e dall’altro in corrispondenza di una sede 67 del supporto 19. L’elemento di chiusura posteriore 7 ha un foro passante 69 che consente la connessione elettrica degli avvolgimenti 23, 25 del trasduttore a dispositivi esterni di alimentazione, visualizzazione ed elaborazione (schematicamente indicati in figura 1 con il riferimento 71 ), per mezzo dei fili di un cavo 73.

Il montaggio dei diversi componenti della testa illustrata e descritta avviene in modo particolarmente semplice e rapido. In particolare, dopo aver incollato le due boccole 31, 33 nelle sedi 14, 16 del rocchetto 9, che reca gli avvolgimenti 23, 25, il rocchetto 9 viene fissato all'involucro 1 incollando gli avvolgimenti 23, 25 e la superficie esterna del rocchetto 9 stesso alla superficie interna 3 dell'involucro 1.

L'equipaggio mobile con l’alberino 17 ed il supporto 19, viene inserito nel foro passante centrale 44 della ghiera di registrazione 43, alla quale è stata precedentemente avvitata la ghiera di bloccaggio 57, e l'anello di battuta 51, che presenta un taglio (non mostrato in figura 1], viene inserito in una sede 75 sulla superficie esterna del supporto 19.

Infine, il gruppo formato da alberino 17, supporto 19, anello di battuta 51, ghiera di registrazione 43 e ghiera di bloccaggio 57, viene accoppiato all'involucro 1 inserendo parzialmente l’alberino 17 nell’apertura longitudinale 11 del rocchetto 9, e avvitando la ghiera di registrazione 43 alla zona filettata 5. Una volta registrata la posizione assiale del gruppo rispetto all'involucro 1 come è illustrato nel seguito, tale posizione è fissata avvitando la ghiera di bloccaggio 57 e serrandola a battuta contro la superficie di estremità dell'involucro 1.

La ghiera 43 consente di registrare in modo rapido la cosiddetta "precorsa" della testa, ovvero la posizione assiale del nucleo 27 rispetto agli avvolgimenti 23, 25 nella condizione di riposo, mostrata in figura 1, in cui il tastatore 21 non è a contatto con il pezzo 48. In particolare, è possibile aumentare e diminuire la precorsa allentando la ghiera di bloccaggio 57 e, rispettivamente, svitando e avvitando la ghiera di registrazione 43.

Quando la posizione mutua fra nucleo 27 e avvolgimenti 23, 25, controllata mediante i dispositivi di visualizzazione 71, è quella desiderata, la ghiera 57 è nuovamente avvitata per realizzare il bloccaggio.

Nel normale funzionamento della testa, in assenza di contatto fra il palpatore 21 ed il pezzo 48, la molla 39 spinge l'alberino 17 in una posizione di riposo definita dalla cooperazione fra l'anello di battuta 51 e la ghiera di registrazione 43. In seguito al contatto fra il palpatore 21 ed una superficie del pezzo 48 {contatto provocato in un qualunque modo noto non illustrato né descritto, con procedimenti manuali o automatici che provocano un avvicinamento fra testa e pezzo), l'alberino 17 si muove, rispetto all'involucro 1, in opposizione all'azione della molla 39, guidato dalle boccole 31, 33, lungo un percorso rettilineo, parallelo all'asse longitudinale dell'involucro 1. Al movimento assiale dell'albergo 17 corrisponde uno spostamento del nucleo 27 all'interno degli avvolgimenti 23, 25 ed una conseguente variazione nella tensione di uscita, ad esempio ai capi dell'avvolgimento 25, secondo un funzionamento noto di un trasduttore induttivo. Attraverso il collegamento elettrico comprendente i fili del cavo 73, la variazione di tensione, rispetto ad una condizione di zero (definita in modo noto in una precedente fase di azzeramento della testa), viene rilevata nei dispositivi esterni 71 e vengono visualizzate informazioni relative all'entità dello spostamento dalla posizione di zero.

La particolare connessione delle porzioni di estremità 38 e 40 della molla 39 alle zone di connessione 41 e 45 dei mezzi di supporto e protezione da un lato e dell'equipaggio mobile dall'altro consente di ottenere in modo particolarmente semplice ed economico un comparatore con ottime caratteristiche di ripetibilità ed affidabilità. In tale comparatore la rotazione mutua fra equipaggio mobile e mezzi di supporto e protezione intorno all'asse geometrico longitudinale è sostanzialmente impedita, durante il normale funzionamento della testa, senza la necessità di ricorrere a dispositivi separati quali quelli noti con accoppiamenti fra spine ed asole, che richiedono delicate operazioni di montaggio e introducono attriti indesiderati.

La, particolare disposizione della molla 39 e la connessione alle parti mutuamente traslabili consente poi di semplificare l'assemblaggio dei componenti della testa e di regolare la precorsa, mediante le ghiere 43 e 57, in modo estremamente semplice, come in precedenza descritto e come non sarebbe sostanzialmente possibile fare in dispositivi noti quale quelli illustrati e descritti nel brevetto US4347492 citato all'inizio della descrizione, comprendenti accoppiamenti fra elementi meccanici (spina/asola) presenti sulle parti mutuamente mobili.

Un comparatore secondo l’invenzione può presentare differenze nei materiali e/o nelle forme e/o nel numero dei componenti rispetto a quanto illustrato e fin qui descritto.

Una possibile variante, illustrata in figura 3, prevede una molla 39’ con porzioni di estremità 38', 40’ sagomate in modo tale da presentare tratti terminali sostanzialmente trasversali rispetto all'asse geometrico longitudinale, e sedi allungate 41', 45' che consentano di alloggiare almeno parzialmente tali porzioni di estremità 38', 40'. In questo modo si realizza una battuta elastica inferiore, definita dalla contatto fra i tratti terminali trasversali e porzioni superficiali contrapposte della ghiera 43 e del supporto 19 che impedisce la fuoriuscita dell’alberino 17 dall'involucro 1 anche in assenza di una battuta meccanica.

Le porzioni di estremità 38, 40 della molla 39 potrebbero essere sagomate anche in modo diverso da quanto illustrato, e/o potrebbero essere fissate (ad es. agganciate, incastrate, incollate...) a parti diverse dell'equipaggio mobile e dei mezzi di supporto e protezione, e/o le zone di connessione potrebbero avere diverse forme, in modo comunque tale che rotazioni attorno all'asse longitudinale fra la molla 39 e le due parti mutuamente mobili siano impedite.

Alcune ulteriori possibili variazioni di un comparatore secondo l'invenzione sono le seguenti, citate a puro titolo di esempio:

la molla 39 potrebbe essere cilindrica, anziché conica;

le boccole 31, 33, anziché essere incollate, potrebbero essere inserite nel rocchetto 9 mediante un processo di fusione;

i mezzi di guida potrebbero essere realizzati mediante bussole a sfere o cuscinetti a ricircolazione di sfere ed essere disposti in modo diverso da quanto illustrato;

il nucleo 27 e l'alberino 17 potrebbero essere connessi l'uno all’altro in diverso modo (ad esempio: il nucleo fissato esternamente all'alberino, o allineato ad un'estremità di quest'ultimo);

i movimenti dell'alberino 17 potrebbero essere rilevati con dispositivi di diverso tipo, ad esempio con un trasduttore induttivo del tipo LVDT (Linear Variable Differential Transformer).

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Comparatore lineare comprendente: - mezzi di supporto e protezione (1, 7) con un involucro (1), atto a definire un asse geometrico longitudinale; - un equipaggio mobile (17, 19, 21) con un elemento allungato (17), avente forma sostanzialmente cilindrica, alloggiato nell'involucro (1), disposto sostanzialmente lungo l'asse geometrico longitudinale e assialmente mobile rispetto all'involucro, e un elemento tastatore (21) connesso ad un'estremità di detto elemento allungato (17); - un trasduttore di posizione (23, 25, 27) atto a fornire segnali indicativi della posizione assiale dell'elemento allungato (17) rispetto all'involucro (D; - mezzi di spinta con una molla (39; 39') atta ad imprimere una spinta in direzione sostanzialmente longitudinale fra i mezzi di supporto e protezione (1, 7) e l'equipaggio mobile (17, 21); e - mezzi di guida (31, 33), per guidare i movimenti assiali dell'elemento allungato (17) rispetto all'involucro (1); caratterizzato dal fatto che i mezzi di supporto e protezione (1, 7) e l'equipaggio mobile (17, 19, 21) comprendono rispettive zone di connessione (41, 45; 41', 45'), detta molla (39; 39') definendo porzioni di estremità (38, 40; 38', 40') atte a cooperare con dette zone di connessione (41, 45; 41', 45'), in modo tale da impedire sostanzialmente movimenti di rotazione intorno all'asse geometrico longitudinale fra la molla (39; 39') e, rispettivamente, i mezzi di supporto e protezione (1, 7) e l'equipaggio mobile (17, 19, 21).
2. 2. Comparatore secondo la rivendicazione 1 , in cui detta molla (39; 39') ha forma sostanzialmente elicoidale.
3. 3. Comparatore secondo la rivendicazione 2, in cui detta molla (39; 39') è una molla a compressione.
4. 4. Comparatore secondo la rivendicazione 3, in cui dette porzioni di estremità (38, 40; 38', 40') della molla (39; 39') sono sagomate, le zone di connessione comprendendo sedi (41, 45; 41', 45') atte ad alloggiare le porzioni di estremità sagomate per impedire sostanzialmente detti movimenti di rotazione fra la molla (39; 39’) e, rispettivamente, i mezzi di supporto e protezione (1, 7) e l'equipaggio mobile (17, 19, 21).
5. 5. Comparatore secondo la rivendicazione 4, in cui almeno una delle porzioni di estremità (38, 40; 38', 40') è ripiegata e presenta almeno un tratto allineato lungo una direzione longitudinale e almeno una di dette sedi (41, 45; 41', 45') ha forma allungata e definisce un asse longitudinale distanziato da detto asse geometrico longitudinale.
6. 6. Comparatore secondo la rivendicazione 4, in cui ciascuna di dette porzioni di estremità (38, 40; 38', 40') è ripiegata e presenta un tratto allineato lungo una direzione longitudinale e dette sedi (41, 45; 41', 45') hanno forma allungata e definiscono assi longitudinali distanziati da detto asse geometrico longitudinale.
7. 7. Comparatore secondo la rivendicazione 6, in cui ciascuna di dette porzioni ripiegate di estremità (38' 40') della molla (39') presenta un tratto terminale sostanzialmente trasversale, detti tratti trasversali essendo atti a cooperare con dette sedi (4V, 45') in modo tale da impedire sostanzialmente il distacco fra le porzioni di estremità (38', 40') e le sedi (4V, 45'), la molla (39') essendo atta a limitare in modo elastico detti movimenti assiali dell'elemento allungato (17) rispetto all’involucro (1).
8. 8. Comparatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la molla (39; 39') è una molla conica.
9. 9. Comparatore secondo una delle rivendicazioni da 4 a 8, in cui i mezzi di supporto e protezione comprendono una ghiera di registrazione (43), connessa all’involucro (1) in modo assialmente registrabile, la ghiera di registrazione definendo una di dette sedi (41; 41 ') per alloggiare una delle porzioni sagomate (38; 38') della molla (39; 39') ed impedire sostanzialmente detti movimenti di rotazione fra la molla (39; 39') e i mezzi di supporto e protezione (1, 7).
10. 10. Comparatore secondo la rivendicazione 9, in cui detta ghiera di registrazione (43) comprende un foro passante centrale (44) atto ad alloggiare una porzione dell'equipaggio mobile (17, 19, 21) in prossimità dell'elemento tastatore (2i), r equipaggio mobile comprendendo un anello di battuta (51) connesso all'elemento allungato (17), l'anello di battuta (51) e la ghiera di connessione (43) definendo superfici di baffuta meccanica (53, 55) atte a cooperare mutuamente per limitare i movimenti assiali dell'elemento allungato (17) rispetto all'involucro (1) in opposizione alla spinta della molla (39; 39’).
11. 11. Comparatore secondo la rivendicazione 10, in cui l'involucro (1) definisce una superficie interna (3) con una zona d'estremità (5) filettata, e la ghiera di registrazione (43) è connessa a detta zona d'estremità (5) con accoppiamento filettato registrabile, i mezzi di supporto e protezione comprendendo inoltre una ghiera di bloccaggio (57) accoppiata alla ghiera di registrazione (43) con accoppiamento filettato e atta a cooperare con una superficie d'estremità dell'involucro (1) per bloccare la ghiera di registrazione (43) in una predefinita posizione assiale.
12. 12. Comparatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto trasduttore comprende un rocchetto (9), fisso rispetto all’involucro (1), che definisce sedi anulari esterne (13, 15) e un'apertura centrale longitudinale (11), coassiale rispetto all'involucro (1), avvolgimenti (23, 25), alloggiati nelle sedi anulari esterne del rocchetto, e un nucleo (27) in materiale ferromagnetico connesso all’elemento allungato (17), l'elemento allungato essendo parzialmente alloggiato nell'apertura centrale longitudinale del rocchetto.
13. 13. Comparatore secondo la rivendicazione 12, in cui il rocchetto (9) definisce due sedi di estremità sostanzialmente cilindriche (14, 16), i mezzi di guida comprendendo una coppia di boccole (31, 33) alloggiate nelle sedi di estremità (14, 16) del rocchetto e atte a cooperare con la superficie esterna dell'elemento allungato (17).
14. 14. Comparatore secondo la rivendicazione 13, in cui detto elemento allungato (17) è cavo ed è atto ad alloggiare il nucleo (27).