ITTO990518A1

ITTO990518A1 - Impugnatura regolabile per una macchina di misura delle coordinate

Info

Publication number: ITTO990518A1
Application number: IT99TO000518A
Authority: IT
Inventors: Simon Raab; John Bodjack
Original assignee: Faro Tech Inc
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2000-12-16
Also published as: DE19928908A1; FR2780775A1; GB2340586A; GB2340586B; JP2000028302A; GB9914716D0; US6151789A; CA2276989A1; IT1308734B1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Impugnatura regolabile per una macchina di misura delle coordinate"

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione è relativa in generale a macchine di misura di coordinate tridimensionali {o CMM). Più in particolare, la presente invenzione è relativa ad una impugnatura regolabile nuova e perfezionata per una CMM tridimensionale che riduce la fatica dell'operatore e facilita l'utilizzo.

SFONDO DELL'INVENZIONE

E' ben noto nella tecnica utilizzare una CMM per misurare oggetti in uno spazio in termini dì coordinate X, Y e Z che fanno riferimento comunemente a lunghezza, larghezza e altezza. I miglioramenti nella tecnica hanno portato a CMM portatili leggere assai adatte per applicazioni industriali generali. Tale CMM è descritta nel brevetto statunitense n. 5.402.582 che è assegnato allo stesso titolare della presente invenzione e qui allegato per riferimento. Gli oggetti tridimensionali sono descritti in termini dì posizione e orientamento; cioè, non solo dove l'oggetto si trova ma in quale direzione esso punta. L'orientamento di un oggetto nello spazio può essere definito dalla posizione di tre punti sull'oggetto. L'orientamento può essere descritto anche dagli angoli di allineamento dell'oggetto nello spazio. Le coordinate x, Y e Z possono essere misurate nella maniera più semplice tramite tre scale lineari. In altre parole, se si pone una scala sulla lunghezza, la larghezza e l'altezza di uno spazio, si può misurare la posizione di un punto nello spazio.

Attualmente, le macchine di misura delle coordinate o CMM misurano oggetti in uno spazio utilizzando tre scale lineari. Le macchine di misura delle coordinate della tecnica anteriore' comprendono un braccio di misura posizionabile manualmente multì-giunto (preferibilmente a sei giunti) per misurare con precisione e facilità un volume che comprende tipicamente una sfera variabile preferibilmente da sei a otto piedi come diametro (ma che può coprire anche diametri maggiori o minori di tale campo). In aggiunta al braccio di misura le CMM della tecnica anteriore impiegano un controllore (o scatola seriale) che agisce come interfaccia elettronica tra il braccio ed un calcolatore principale che visualizza richieste di menù ed effettua invii in uscita ad un operatore. Il braccio di misura meccanico utilizzato nelle CMM comprende generalmente una pluralità di involucro di trasferimento (dove ogni involucro di trasferimento comprende un giunto e definisce un grado di libertà di rotazione) ed organi di estensione attaccati uno all'altro con involucri di trasferimento adiacenti che sono disposti ad angolo retto per definire un braccio mobile avente preferibilmente cinque o sei gradi di libertà. Ogni involucro di trasferimento comprende trasduttori di misura. In aggiunta, ogni custodia di trasferimento comprende indicatori di fermi finali visivi e audio per proteggere da' sovraccarico meccanico dovuto a sollecitazione meccanica.

I bracci di misura per le CMM comprendono un gruppo di maniglia di sonda all'estremità dell'operatore. I gruppi di maniglia di sonda della tecnica anteriore comprendono impugnature che sono ottenute da un operatore come impugnatura di penna o pistola e talvolta posseggono due interruttori per l'attacco di dispositivi elettronici opzionali e/o un supporto filettato per ricevere una varietà di sonde. Poiché la CMM è un dispositivo di misura manuale, l'utente deve essere in grado di spostare il braccio utilizzando l'impugnatura nell'effettuazione delle misure e confermando quindi alla CMM se la misura è accettabile o meno. Le impugnature sono attualmente montate rigidamente sui gruppi di maniglia terminale di sonda e sono disposti tipicamente in modo da essere utilizzate da un operatore destro. Anche se queste impugnature funzionano adeguatamente per manipolare il braccio e se possono aumentare la fatica dell'operatore e dimostrarsi poco convenienti durante l'effettuazione e la conferma delle misure.

Una varietà di sonde possono essere avvitate ad un gruppo di maniglie di sonda quale una sonda a sfera dura del diametro di 1/4 pollici oppure una sonda a punta come illustrato. Le sonde sono montate tipicamente in modo aw itabile ad un supporto che a sua volta è avvitato in modo aw itabile ad un involucro di sonda e può inoltre comprendere una pluralità di superfici piatte per facilitare l'impegno e il disimpegno delle sonde utilizzando una chiave. L'utilizzo di sonde diverse con impugnature della tecnica anteriore può inoltre aumentare il livello di fatica e di difficoltà per l 'operatore.

Quello che è necessario è una impugnatura di forma ergonomica a multi-posizioni in grado di essere regolata per una varietà di operatori,

L'INVENZIONE

I problemi e le mancanze sopra discussi ed altri della tecnica anteriore sono superati o alleviati dalla presente invenzione. Secondo la presente invenzione un dispositivo di impugnatura regolabile nuovo per l'utilizzo con una macchina di misura delle coordinate (CMM) tridimensionale comprende una impugnatura di pistola di forma ergonomica basata sul morsetto posizionata in modo rotante all'estremità di sonda del braccio.

L'impugnatura regolabile è serrata su una' porzione d'albero del gruppo terminale di sonda e consente il posizionamento dell'impugnatura in una pluralità di posizioni angolari intorno al gruppo. Una forma di attuazione della presente invenzione utilizza un bullone disposto all'interno dell'impugnatura per fissare in modo staccabile l'impugnatura all'albero. Un'altra forma di attuazione della presente invenzione comprende un certo numero di fermi posizionati nella porzione di serraggio dell'impugnatura regolabile per impegnare una sfera basata su molla disposta nella porzione anulare del gruppo per fissare in modo staccabile un’impugnatura regolabile in posizioni angolari prescelte. L'impugnatura regolabile della presente invenzione comprende una ·impugnatura del tipo a pistola che è formata in modo ergonomico e in modo da facilitare il serraggio da parte di un operatore. Una forma di attuazione della presente invenzione comprende inoltre un giunto orientabile che monta- l'impugnatura di pistola sul gruppo di maniglia per consentire il movimento di rotazione dell'impugnatura di pistola rispetto al dispositivo di serraggio.

Le caratteristiche e i vantaggi sopra discussi e altri della presente invenzione saranno meglio' compresi e apprezzati dagli esperti nel ramo dalla descrizióne e dai disegni dettagliati che seguono.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Con riferimento ora ai disegni in cui gli elementi simili hanno gli stessi numeri nelle parecchie figure:

la Figura 1 è una vista isometrica di un sistema di misura di coordinate tridimensionali che incorpora una impugnatura regolabile della presente invenzione;

la Figura 2 è una vista isometrica in un gruppo di maniglia di sonda ed una impugnatura regolabile della presente invenzione; e

la Figura 3 è una vista isometrica di una impugnatura regolabile che illustra il dispositivo di serraggio e l'impugnatura di pistola.

La Figura 4 è una vista isometrica dì una impugnatura regolabile che illustra i fermi e il giunto orientabile.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA FORMA DI

ATTUAZIONE PREFERITA

Con riferimento alla Figura 1, un braccio ad attivazione manuale multi-giunti da utilizzare con una macchina di misura delle coordinate (CMM) è illustrato in generale con Γ1. in terminigenerali, il braccio 1 comprende una base 2 connessa ad un primo insieme di involucro di trasferimento 3, 4, un primo organo di estensione 5 attaccato rigidamente al primo insieme di involucro di trasferimento ed un secondo insieme di involucro di trasferimento 6, 7 ed un terzo insieme di involucro di trasferimento 9, 10 disposti tra una seconda estensione 8 con l'involucro di trasferimento 9 attaccato all'involucro di trasferimento 7. Gli insiemi di involucro di trasferimento sono generalmente coppie di giunti rotanti posizionati uno in senso trasversale rispetto all'altro e, còme nella tecnica anteriore, hanno trasduttori di rilevamento della posizione disposti in essi (non illustrati). Montato all'estremità del braccio 1 e che si estende dall 'involucro di trasferimento 10 si ha un gruppo di maniglie di sonda 11 comprendente pulsanti di commutazione dati 17, 18 e una impugnatura regolabile 70. Come nella tecnica anteriore il braccio 1 comunica elettricamente con la scatola seriale 12 tramite il cavo 13 che comunica elettronicamente con il calcolatore principale 14 avente un visualizzatore 15 tramite un cavo 16.

Secondo la presente invenzione, la forma di' attuazione di Figura 1 illustra, 1 in maniera esemplificativa, una impugnatura regolabile 70 disposta sul braccio 1 nel gruppo di maniglia di sonda 11 nelle vicinanze di un operatore (non illustrato) che manipola il braccio. L'impugnatura regolabile 70 può essere posizionata ad una pluralità di posizioni angolari intorno al gruppo di maniglia di sonda 11 in maniera opportuna per l'operatore e come descritto più avanti in questo contesto.

Con riferimento alla Figura 2 l'impugnatura regolabile 70 è disposta sul gruppo di maniglia di sonda 11 tramite un morsetto 71 e fissata in modo staccabile in una posizione angolare prescelta da un bullone di serraggio 72. L'impugnatura 70 è regolabile in modo angolare intorno al gruppo di maniglia di sonda 11 nella direzione rappresentata dalla freccia 73. In una forma di attuazione della presente invenzione il bullone di serraggio 72 comprende una_ vite a testa cava che quando è allentata da un operatore stacca in parte le forze di serraggio del morsetto 71 consentendo la rotazione dell'impugnatura 70 nella direzione della freccia 73. Quando si fa ruotare l’impugnatura 70 in una posizione opportuna per l'operatore, si' stringe il bullone 72 producendo una forza di serraggio tramite il morsetto 71 contro l’albero 74 del gruppo di maniglia di sonda 11 fissando in tal modo l'impugnatura in una posizione angolare.

I dettagli dell'impugnatura 70 saranno ora spiegati con riferimento alla Figura 3 in cui la forma di attuazione preferita è formata da un singolo pezzo di plastica stampata. Nella forma di attuazione illustrata il morsetto 71 comprende un collare 75 che è dimensionato in modo da ruotare facilmente intorno all'albero 74 e comprende inoltre una linea divisa 76. La linea divisa 76 consente di ridurre il collare 75 di dimensione quando si strìnge il bullone 72 come descritto in precedenza in questo contesto per fornire una forza di serraggio intorno all'albero 74. In una forma di attuazione preferita l'impugnatura 70 comprende un foro di bullone 77 avente un diametro di spazio sulla porzione superiore dell'impugnatura come si vede in Figura 3 ed una porzione filettata in modo integrale sulla porzione inferiore per ricevere in modo avvitabile il bullone a testa esagonale 72. Collocato inoltre nella porzione superiore del foro di bullone 77 vi è un foro allargato 78 per ricevere la testa del bullone a testa esagonale 72; In una forma di attuazione meno preferita si forma una cavità (non illustrata) nella porzione inferiore del foro di bullone 77 per ricevere un dado esagonale standard per impegnare in modo avvitabile il bullone a testa esagonale 72 come alternativa alla porzione filettata in modo integrale .

Una caratteristica importante della presente invenzione è il fatto che l'impugnatura 70 comprende una impugnatura di pistola 79 formata in modo integrale da un materiale plastico leggero avente una sezione trasversale cava per ridurre il peso globale dell'impugnatura. Nell'impugnatura di pistola 79 sono formate inoltre in modo integrale una pluralità di posizioni per le dita 80 conformate e ubicate in modo ergonomico. Le posizioni 80 per le dita accettano le quattro dita di una mano di un operatore per consentire la manipolazione del braccio 1 con una pressione di serraggio rilassata rispetto ad una maniglia della tecnica anteriore. Riducendo la pressione di serraggio richiesta per l'operatore si riduce la fatica globale e si aumenta la facilità di funzionamento.

L'impugnatura regolabile 70 è installata sul gruppo di maniglia di sonda come illustrato in Figura 2 installando dapprima la rondella di spinta 82 sull'albero 74 contro il componente di polso 10 e facendo quindi scorrere l'impugnatura sull'albero. Si installa quindi una seconda rondella di spinta 82 sull'albero 74 e si fissa quindi un gruppo di pulsante 83 sull'albero 74 come è noto fissando in tal modo l'impugnatura 70 in una direzione assiale lungo l’albero. In una forma di attuazione preferita le rondelle di spinta 81, 82 comprendono materiale in plastica autolubrificante quale Teflon oppure Delron. L'impugnatura 70 è posizionata in modo angolare intorno all'albero 74 nella direzione indicata dalla freccia 73 allentando dapprima la vite 72 con una chiave (non illustrata) adatta, facendo ruotare la maniglia nella posizione desiderata e quindi stringendo la vite per fissare in modo staccabile la posizione desiderata .

Un'altra _forma di attuazione della presente invenzione è illustrata in Figura 4 in cui l'impugnatura 70 comprende fermi 85 posizionati in predeterminate posizioni intorno alla parte interna del collare 75. I fermi 85 cooperano con una posizione di sfera spinta da molla sull'albero 74 (non illustrato) per fissare in modo staccabile l'impugnatura 70 utilizzando la sfera e il fermo come è noto. In una forma di attuazione, otto fermi 85 sono posizionati a distanza uguale intorno al collare 75 per fornire otto diverse posizioni angolari per l'impugnatura 70 ad incrementi angolari di 45 gradi. In questa particolare forma di attuazione, il bullone di serraggio 72 è lasciato relativamente sciolto per consentire l'avanzamento a passi da fermo a fermo oppure può essere serrato per consentire un posizionamento sicuro quasi infinito dell'impugnatura 70 come descritto in precedenza in questo contesto.

Ancora con riferimento alla Figura 4 un'altra forma di attuazione della presente invenzione comprende il giunto oscillante 88 posizionato tra l'apertura 78 e la pistola 79. Il giunto oscillante 88 consente il posizionamento di rotazione dell’impugnatura di pistola 79 rispetto al morsetto 71 nelle direzioni rappresentate dalla freccia 89.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Impugnatura regolabile da utilizzare in un sistema di misura delle coordinate tridimensionali avente un braccio mobile all'interno di un volume prescelto, il braccio avendo una estremità di sonda comprendente un albero, l'impugnatura regolabile comprendendo: una impugnatura di pistola avente un dispositivo di serraggio disposto ad una sua estremità; e il dispositivo di serraggio disposto sull'albero fissando in modo staccabile l'impugnatura sull'albero in una predeterminata posizione. 2. - Impugnatura regolabile secondo la rivendicazione 1 in cui l'impugnatura di pistola comprende un corpo cavo allungato e contiene una apertura disposta vicino all'estremità del dispositivo di serraggio e che si estende attraverso di essa trasversale al dispositivo di serraggio, l'apertura avendo una porzione di spazio che riceve in modo rotante in essa il bullone ed una porzione filettata che impegna in modo avvitabile in essa ùn bullone. 3. - Impugnatura regolabile secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre una scanalatura che si estende dal dispositivo di serraggio all’interno del corpo cavo allungato posizionata trasversale e che si distende al di là dell 'apertura. 4. - Impugnatura regolabile secondo la rivendicazione 1 in cui l'impugnatura di pistola comprende : un corpo cavo allungato che contiene una apertura disposta vicino all'estremità del dispositivo di fissaggio e che si estende attraverso di essa trasversale al dispositivo di fissaggio, l'apertura avendo una porzione di spazio che riceve in modo rotante in essa un bullone ed un dado filettato che impegna in modo aw itabile in esso il bullone; e una scanalatura che si estende dal dispositivo di serraggio all'interno del corpo cavo allungato posizionato trasversale e che si estende al di là dell'apertura. 5. - Impugnatura regolabile da utilizzare in un sistema di misura delle coordinate tridimensionali avente un braccio mobile all'interno di un' volume prescelto, il braccio avendo una estremità di sonda comprendente un albero posizionato tra il braccio ed un gruppo di pollante rimovibile, l'impugnatura regolabile comprendendo: una impugnatura di pistola avente un dispositivo di serraggio disposto rigidamente ad una sua estremità, . l'impugnatura di pistola comprendendo un corpo cavo allungato e contenendo un'apertura disposta vicino all'estremità del dispositivo di fissaggio e che si estende attraverso di essa trasversale al dispositivo fissaggio, l'apertura avendo una porzione di spazio ed una porzione filettata, il dispositivo di serraggio disposto sull'albero ed un bullone disposto -all'interno dell'apertura impegnando la porzione filettata fissando in modo staccabile l'impugnatura su un albero in una predeterminata posizione, ed una scanalatura che si estende dal dispositivo di serraggio all’interno del corpo cavo allungato posizionata trasversale e che si distende al di là dell'apertura. 6. - Impugnatura regolabile secondo la rivendicazione 5 in cui l'impugnatura è disposta tra il braccio e il gruppo di pulsante e comprende inoltre una coppia di rondelle di spinta in plastica posizionate su entrambi i lati del dispositivo di serraggio. 7. - Impugnatura regolabile da utilizzare in un sistema di misura delle coordinate tridimensionali avente un braccio mobile all'interno di un volume prescelto, il braccio avendo una estremità di sonda comprendente un albero posizionato tra il braccio ed un gruppo di pulsante estraibile, l'albero avendo una sfera spinta da molla disposta in esso, l'impugnatura regolabile comprendendo: una impugnatura di pistola comprendente un corpo cavo allungato avente un manicotto cavo disposto rigidamente ad una sua estremità, il manicotto avendo una pluralità di fermi distanziati in modo angolare su una superficie interna; e l'impugnatura di pistola è disposta sull'albero in modo tale che uno dei fermi riceve la sfera spinta da molla fissando in tal modo in maniera staccabile ' l’impugnatura in un predeterminata posizione angolare. 8. - Impugnatura regolabile secondo la rivendicazione 1 in cui l'impugnatura è disposta tra il braccio e il gruppo di pulsante e comprende inoltre una coppia di rondelle di spinta in plastica posizionate su entrambi i lati del dispositivo di fissaggio. 9. - Impugnatura regolabile secondo la rivendicazione 4 in cui l'impugnatura di pistola è attaccata al dispositivo di fissaggio tramite un giunto posizionato tra il dispositivo di fissaggio e l'apertura consentendo un posizionamento di rotazione infinito dell'impugnatura rispetto al dispositivo di fissaggio.