ITTO990473A1

ITTO990473A1 - Strumento per la determinazione del diametro di una circonferenza

Info

Publication number: ITTO990473A1
Authority: IT
Inventors: Luca Corti
Original assignee: Luca Corti
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-04
Also published as: IT1308099B1; EP1058086A1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

“Strumento per la determinazione del diametro di una circonferenza”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad uno strumento per la determinazione del diametro di una circonferenza.

Attualmente, in particolare nei settori dell’edilizia, della carpenteria e della falegnameria, quando occorre misurare il diametro di una circonferenza o il raggio di curvatura di una curva, ad esempio per ia costruzione di centine, ringhiere curve, oggetti di arredamento particolari, ecc., si ricorre spesso a misurazioni approssimative o all’uso di sagome curve standard.

Lo scopo della presente invenzione è di realizzare uno strumento che consenta di determinare con facilità e precisione il diametro di una circonferenza o il raggio di curvatura di una linea curva.

Questo scopo è raggiunto, in accordo con la presente invenzione, da uno strumento avente le caratteristiche enunciate nella rivendicazione 1.

Altre caratteristiche importanti sono richiamate nelle altre rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche e i vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione fatta con riferimento ai disegni allegati, dati a titolo indicativo e non limitativo, in cui:

le figure 1 e 2 illustrano figure geometriche per la comprensione dei principi su cui è basata la presente invenzione;

le figure 3 e 4 sono viste in pianta dello strumento secondo l'invenzione nelle sue condizioni di chiusura e di apertura completa;

la figura 5 è una vista in pianta dello strumento di misura della presente invenzione;

le figure 6 e 7 sono viste parziali in pianta di una prima variante dello strumento dell'invenzione, rispettivamente in condizioni di apertura e di chiusura, adatta ad essere accoppiata ad un encoder ottico;

le figure 8 e 9 sono viste parziali in pianta di una seconda variante dell’invenzione in condizioni di apertura e di chiusura, rispettivamente;

la figura 10 è una vista in pianta, in scala ingrandita, di un dettaglio di una ulteriore variante dello strumento secondo l'invenzione; la figura 11 è una vista in sezione secondo la traccia XI-XI di figura 10;

la figura 12 è uno schema a blocchi di un circuito elettronico per il calcolo e la visualizzazione del valore del diametro, secondo una variante dell'invenzione in cui lo strumento è provvisto di un encoder ottico; e

le figure 13A, 13B, 13C e 14, sono viste in pianta di un'altra possibile variante dell’invenzione.

Facendo inizialmente riferimento alla figura 1 , data una circonferenza M di cui si vuole misurare il raggio R o il diametro 2R, e un suo triangolo inscritto ABC, è noto dalla trigonometria che:

α β γ = 180°,

e che

a/sen a = b/sen β = c/sen γ = 2R.

Con riferimento alla figura 2, se si inscrive nella circonferenza M un triangolo isoscele EFG, avendo indicato con a la lunghezza della base EG del triangolo e con b la lunghezza di ciascuno dei suoi lati uguali EF ed FG, dalla trigonometria è noto che

(1) 2R = b / sen β

Se quindi si conosce il valore di b e si misura l'ampiezza dell’angolo β si può determinare il valore del diametro 2R mediante la relazione (1).

Con riferimento alle figure 3, 4 e 5, lo strumento secondo la presente invenzione, indicato complessivamente con 10, è costruito in modo tale da presentare un valore di b fisso, e permette di determinare rapidamente il valore di β, per risalire così al valore del diametro 2R di una circonferenza o di un tratto di circonferenza a cui lo strumento 10 viene applicato.

Lo strumento 10 comprende una coppia di bracci ad L indicati con 11 e 12, in ciascuno dei quali si individua un primo tratto 11 a, 12a; da tali tratti, aventi lunghezza uguale, si estendono perpendicolarmente rispettivi secondi tratti 11 b e 12b di lunghezza uguale ai primi tratti 11a e 12a. i due bracci 11, 12 sono vincolati tra loro in modo articolato nei punto Y, in corrispondenza delle estremità dei primi tratti 11a e 12a.

Ciascuno dei due bracci ad L 11 e 12 individua un triangolo rettangolo isoscele avente ipotenusa di lunghezza b prestabilita e nota.

Come illustrato in figura 5, al primo tratto 11a del braccio 11 è fissato un elemento arcuato 14 che si estende verso il braccio 12 dalla parte opposta a quella in cui si estende il secondo tratto 12a; l'elemento arcuato 14, sul quale è riportata una scala graduata 15, viene intercettato da un indice di lettura 16 portato dal primo tratto 12a del braccio 12 e costituito ad esempio da un elemento a forma di asola in cui l’elemento arcuato 14 può scorrere durante i movimenti di apertura e chiusura dei bracci. La scala graduata sull’elemento arcuato 14 sottende un angolo di 90°.

Nell'esempio di realizzazione di figura 5, la scala graduata 15 riporta valori dell'angolo β, e viene tarata come indicato schematicamente nelle figure 3 e 4, così da leggere β = 45* quando i tratti 11 a e 12a dei due bracci sono uniti (figura 3), e β = 0° quando i tratti 11a e 12a individuano un angolo di 90° (figura 4).

I due bracci articolati 11, 12 individuano tre riferimenti K, Y e Z che vanno posizionati rispettivamente in tre punti distinti E, F e G della circonferenza di cui si desidera conoscere il diametro o del tratto di curva di cui si vuole conoscere il raggio di curvatura.

II riferimento Y di articolazione dei due bracci 11, 12 viene posizionato in un punto F a scelta della curva M e i bracci 11, 12 vengono divaricati fino a posizionare esattamente i loro riferimenti di estremità

K e Z sulla curva M nei punti E e G.

Poiché i riferimenti K e Z si trovano ad una distanza b nota e

costante dal riferimento di articolazione Y, dalla lettura del valore

dell'angolo β evidenziato dall’indice di lettura 16 sulla scala graduata

15 si ricava, tramite l’espressione (1) sopra riportata, il valore del

diametro 2R della circonferenza.

Ad esempio, dati KY = YZ = b = 130,5 mm, leggendo β = 33°,

dall'espressione (1) si ottiene:

2R = 130,5/sen33° = 239,6 mm.

Secondo una variante non illustrata della presente invenzione,

la scala graduata 15 potrà riportare direttamente valori di diametri

corrispondenti alle varie posizioni angolari reciproche che possono

essere assunte dai bracci dello strumento, dove tali valori di diametro Ά 3 sono calcolati sempre tramite la relazione (1) sopra riportata.

In modo vantaggioso, lo strumento potrà essere dotato di un

mezzo di bloccaggio svincolabile per fissare temporaneamente la posizione relativa dei due bracci ed effettuare la lettura dell’angolo β

dopo avere rimosso lo strumento dalla curva M senza perdere il riferimento ottenuto nella misurazione; ad esempio, l'indice di lettura 16

potrà essere realizzato a forma di leva bloccarle sull’elemento arcuato 14 che reca la scala graduata.

Secondo una variante dell’invenzione, è possibile dotare lo

strumento di misurazione di un display o visualizzatore sul quale

comparirà automaticamente la lettura del diametro ricercato. A que

sto scopo lo strumento è dotato di un dispositivo trasduttore digitale di posizione che, associato ad un circuito elettronico come indicato nello schema a blocchi di figura 11 , lavora in funzione della variazione dell’angolo β individuato dall’angolo di apertura dei bracci 11, 12 dello strumento 10.

Tale dispositivo trasduttore è preferibilmente un encoder ottico incrementale, di tipo di per sé noto, comprensivo di un disco girevole comandato in rotazione dall’apertura dei bracci 11, 12 e presentante zone chiare e scure alternate in senso circonferenziale, di una sorgente (LED) di luce che intercetta le zone chiare e scure, e di un fotorilevatore atto a generare una serie di impulsi quando riceve la luce filtrata o riflessa dalle zone chiare del disco. La rotazione del disco produce quindi una serie di impulsi, contando i quali si può determinare l'angolo β suddetto.

Facendo riferimento alla figura 6, la variante ad encoder dello strumento secondo la presente invenzione prevede che l’encoder (non illustrato per semplicità) sia montato su un cinematismo di supporto a quadrilatero articolato comprendente una coppia di aste 17 e 18 incernierate tra loro in corrispondenza di una loro prima estremità in un punto P, ed incernierate in corrispondenza delle loro altre estremità ai bracci 11 e 12 in punti Q e S opportunamente scelti per cui PS = PQ ~ SY = YQ.

Come risulterà chiaro, gli angoli SPQ e SYQ sono uguali, per cui le variazioni dell’angolo di apertura dei bracci 11 e 12 vengono riprodotte esattamente dalle aste 17 e 18.

L'encoder è associato operativamente alle aste 17 e 18 per percepire, mediante un primo rotismo (non illustrato) collocato nel punto di incemieramento P, le variazioni dell’angolo formato dalle aste suddette. La rotazione del primo rotismo viene trasmessa e moltiplicata, in modo noto e perciò non descritto in questa sede, ad un rotismo finale o ultimo preferibilmente in modo tale per cui tale quest'ultimo compia un giro completo ed esatto ad ogni variazione di un grado dell’angolo di apertura dei bracci 11 e 12.

L’alberino (non illustrato) dell’encoder viene collegato all’ultimo rotismo con un rapporto 1:1 e, tramite il circuito elettronico sopra citato, il display visualizza il valore del diametro.

La moltiplicazione suddetta del movimento rotatorio è vantaggiosa in quanto garantisce una misurazione precisa per qualsiasi angolo venga misurato; tale precisione, come noto, è tanto maggiore quanti più sono i giri compiuti dall’alberino dell’encoder, a parità di ampiezza misurata.

Il cinematismo a quadrilatero permette in modo vantaggioso di collocare l'encoder in una posizione lontana dall’incernieramento Y, senza cerare ingombri che limiterebbero l'applicabilità dello strumento.

Nella figura 12 è riportato lo schema a blocchi del circuito elettronico che permette di eseguire il calcolo e di visualizzare il valore del diametro cercato, il primo blocco è costituito dall'encoder, che rileva lo spostamento angolare β dei bracci 11, 12 e fornisce impulsi corrispondenti alla rotazione ai successivo blocco contatore/logica di conteggio. Questo blocco conta gli impulsi generati dall’encoder e va ad indirizzare la cella della Eprom corrispondente al numero contato, che corrisponde ad un preciso valore dell’angolo β. Il blocco Eprom contiene memorizzato nelle sue locazioni il valore del diametro cercato, cioè b/senp.ll blocco Decoder/Latch converte il dato in uscita dalla Eprom per renderlo interpretabile dal display; quest'ultimo provvede a visualizzare il valore del diametro cercato. Sono inoltre previste funzioni di memoria (MEM) e di azzeramento (RESET) con relativi pulsanti; il primo consente di memorizzare il dato sul display, in modo che rimanga visibile anche quando lo strumento viene richiuso; il secondo permette di riazzerare il display una volta letto il valore visualizzato.

Con riferimento alle figure 8 e 9, un’altra variante dell’ invenzione prevede che i secondi tratti 11b e 12b siano rimovibili o pieghevoli per trasportare più comodamente lo strumento 10 in una condizione ripiegata (figura 9). A questo scopo, in corrispondenza dei vertici di unione S e T dei tratti 11 a, 12a e 11 b, 12b sono previste cerniere (non illustrate) associate a rispettivi fermi 19 atti a bloccare in modo svincolabile i bracci 11 e 12 nelle loro configurazioni operative ad angolo retto.

Facendo riferimento alle figure 10 e 11 , secondo un'ulteriore variante della presente invenzione i quattro tratti 11 a, 11b, 12a, 12b dei bracci 11 e 12 potranno essere estensibili, ad esempio in modo telescopico, in modo da aumentare la precisione dello strumento. A questo scopo, ciascuno dei tratti 11 a, 11 b, 12a, 12b sarà provvisto di un rispettivo elemento telescopico 11 a’, 11b’, 12a’, 12b' che prolunga di una stessa lunghezza il tratto di braccio su cui è montato; anche nella condizione prolungata, i tratti dei bracci avranno tutti la stessa lunghezza. Tale variante potrà essere ad esempio realizzata dotando ciascun tratto 11 a, 11 b, 12a, 12b di fori 20 distanziati in cui si può impegnare in modo selettivo un elemento di arresto 21 montato sull’elemento telescopico 11 a', 11b’, 12a’, 12b' e spinto in posizione di bloccaggio da un elemento elastico 22.

Una tale variazione di lunghezza, che corrisponde ad una variazione del parametro b nella relazione (1), va comunicata al circuito elettronico che assiste l’encoder utilizzando un tasto apposito affinché il diametro 2R sia calcolato tenendo conto del valore di b correntemente determinato dal prolungamento dei bracci.

Alle persone esperte del settore risulterà chiaro che le variazioni di lunghezza dei bracci potranno anche essere comunicate automaticamente all’elettronica di calcolo dello strumento mediante un sistema comprensivo di sensori collocati nei bracci e capace di rilevarne la lunghezza e trasmettere informazioni corrispondenti, mediante una propria circuiteria, all'elettronica di calcolo.

Un tale sistema sensorizzato potrà opzionalmente essere predisposto per riconoscere una condizione di funzionamento non corretto in cui i quattro tratti dei bracci non presentano lunghezza uguale, facendo comparire sul display un messaggio di errore (ERROR).

Facendo infine riferimento alle figure 13A, 13B, 13C e 14, secondo un'altra variante ancora, l’elemento arcuato 14 può essere fissato o formato integralmente al braccio 11 (figura 13A) in modo da sporgere simmetricamente rispetto al primo tratto 11a di questo. L’indice di lettura 16 è portato a sbalzo dal braccio 12 mediante n supporto arcuato 14a, che presenta preferibilmente una curvatura corrispondente a quella dell’elemento arcuato 14. Rispetto alla variante illustrata in figura 5, quest'ultima forma di realizzazione permette vantaggiosamente di contenere l’elemento arcuato 14 all’interno della curva, cioè dal lato concavo, rendendo possibile la misurazione del diametro di un corpo a parete cilindrica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Strumento per la determinazione del diametro di una circonferenza, caratterizzato dal fatto di comprendere: una coppia di bracci articolati tra loro e presentanti tre riferimenti posizionabili in corrispondenza di tre rispettivi punti (F, E, G) di detta circonferenza: un primo riferimento (Y) collocato in corrispondenza di detta articolazione, un secondo riferimento (K) su uno (11) di detti bracci ed un terzo riferimento (Z) sull'altro (12) di detti bracci, detto secondo riferimento (K) e detto terzo riferimento (Z) essendo disposti ad una stessa distanza (b) dal primo riferimento (Y); mezzi (14, 15, 16) per la misurazione di un angolo (β) formato *8 da una retta congiungente detti secondo (E) e terzo (G) punto e da una retta congiungente detto secondo punto (E) o detto terzo punto (G) con detto primo punto (F); così da determinare, mediante la relazione 2R = b / sen β il diametro (2R) di una circonferenza passante per detti tre punti (F, E, G).
2. Strumento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi per la misurazione di un angolo comprendono una scala graduata (15) riportata su di un elemento (14) portato da uno (11) di detti bracci, ed un indice di lettura (16) portato dall’altro (12) di detti bracci.
3. Strumento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto elemento che riporta la scala graduata (15) è un elemento arcuato.
4. Strumento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto indice di lettura (16) individua una sede atta ad accogliere in modo scorrevole detto elemento arcuato (14).
5. Strumento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un mezzo di bloccaggio (16) atto a fissare in modo svincolarle la posizione relativa dei due bracci.
6. Strumento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti bracci (11, 12) sono conformati ciascuno a forma di L, e presentano ciascuno primi tratti (11 a, 12a) aventi lunghezza uguale e dai quali si estendono perpendicolarmente rispettivi secondi tratti (11b, 12b) di lunghezza uguale ai primi tratti e recanti ai loro estremi detti secondo e terzo riferimento (K, Z).
7. Strumento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che ciascuno dei due bracci (11, 12) individua un triangolo rettangolo isoscele avente ipotenusa di lunghezza (b).
8. Strumento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre: mezzi di lettura ottica montati sullo strumento per rilevare l'angolo individuato da detti primi tratti (11a, 12a) dei bracci (11, 12); mezzi di elaborazione elettronici, collegati a detti mezzi di lettura ottica ed atti a fornire informazioni indicative dell’angolo (β) rilevato; e un mezzo visualizzatore atto a visualizzare dette informazioni fornite dai mezzi di elaborazione elettronici.
9. Strumento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione sono inoltre predisposti per elaborare le informazioni relative all'angolo (β) e fornire a detto mezzo visualizzatore, in base a detta distanza (b), informazioni sul diametro di detta circonferenza.
10. Strumento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di lettura ottica comprendono un encoder montato, in una posizione distinta da detta articolazione, su un cinematismo di supporto a quadrilatero articolato per rilevare un angolo formato da una coppia di aste (17, 18) del cinematismo e corrispondente all’angolo (β).
11. Strumento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto encoder è associato ad un rotismo atto a compiere un giro completo ed esatto ad ogni variazione di un grado di detto angolo (β).
12. Strumento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti secondi tratti (11b, 12b) sono collegati in modo rimovibile a detti primi tratti (11a, 12a) dei bracci (11 , 12).
13. Strumento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti secondi tratti (11b, 12b) sono collegati in modo pieghevole a detti primi tratti (11 a, 12a) dei bracci (11, 12), essendo inoltre previsti mezzi di bloccaggio (19) atti a bloccare in modo svincolabile detti secondi tratti a detti primi tratti in posizioni ortogonali tra loro.
14. Strumento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti primi e secondi tratti (11 a, 11b, 12a, 12b) sono estensibili di una stessa lunghezza, con capacità di assumere almeno una configurazione di prolungamento fissabile in modo svincolabile per mezzo di elementi di arresto (21).
15. Strumento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta scala graduata (15) riporta valori dell’angolo (β).
16. Strumento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta scala graduata (15) riporta valori di diametro o di raggio calcolati mediante la relazione: 2R = b / sen β.