ITVR20110085A1 - Macchina di misura portatile a bracci articolati di grande precisione a cinque assi. - Google Patents

Description

TITOLO: MACCHINA DI MISURA PORTATILE A BRACCI ARTICOLATI DI GRANDE PRECISIONE A CINQUE ASSI

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne una macchina di misura portatile a bracci articolati a cinque assi che si caratterizza per la grande precisione raggiungibile e per il fatto che il secondo snodo è bilanciato. Le macchine portatili a bracci articolati, che indicheremo anche con l’acronimo AMM (Articulated Measuring Machines), hanno il pregio della grande flessibilità di impiego che consente ad esempio di misurare un pezzo senza movimentarlo, ma portando la macchina di misura vicino ad esso. Inoltre consentono di eseguire la misurazione di un pezzo in breve tempo, specie quando non si tratti di misure di grande serie, in quanto a differenza delle CMM ( Coordinate Measuring Machines ), non richiedono una programmazione dei movimenti che vengono direttamente realizzati manualmente dall’operatore. Le AMM, in relazione alle CMM, hanno il vantaggio del minore costo, ma hanno lo svantaggio della minore precisione.

Le AMM si caratterizzano per la maggior parte, come verrà mostrato più avanti in fìg.1, per il fatto di avere tre snodi, ciascuno dei quali dotati di due assi, tra i quali sono interposti due bracci di collegamento tra essi, mentre il terzo snodo fornisce i due assi al tastatore di misura per orientarlo nella direzione voluta.

Il tastatore di misura può essere anche costituito da una Testa Laser che consente di eseguire la scansione di superfici, ed in tal caso essa può essere dotata di ulteriore asse rotante per cui la macchina risulta dotata complessivamente di sette assi, ma il presente trovato non riguarda tale dispositivo di scansione.

Esistono AMM dotate di cinque assi, nelle quali è il secondo asse ad essere dotato di un solo snodo, e tale soluzione è per lo più presente nelle macchine destinate alla misurazione di tubi che non richiedono elevate precisioni di misura.

Come già accennato un primo inconveniente delle AMM è che esse non sono molto precise se paragonate alle CMM, anche se in alcuni casi essa è sufficiente alla misurazione di pezzi di medie dimensioni ai quali non sia richiesta una precisione elevata, mentre è sempre insufficiente alla misurazione dì pezzi di piccole dimensioni, quando le tolleranze assumono valori molto piccoli dell’ordine di pochi millesimi di millimetro. Ad esempio le AMM attuali non sono in grado di misurare con precisione il diametro di un foro 50 H6 in quanto la precisione raggiungibile dalla macchina è, nel migliore dei casi, pari alla tolleranza richiesta al diametro, mentre è normalmente richiesto che la precisione dello strumento di misura sia superiore alla precisione richiesta al pezzo.

Un altro inconveniente delle AMM esistenti destinate alla misura di pezzi, e che hanno almeno sei assi, è che in esse il sistema di bilanciamento sostiene il peso presente fino al secondo snodo, per cui lo snodo finale insieme al tastatore, deve essere sostenuto dall’operatore, e ciò comporta sempre il rischio di caduta con pericolo di collisione. Tale assenza di totale bilanciamento degli snodi della macchina comporta che l’operatore non possa eseguire la misurazione con la delicatezza richiesta alle misurazioni di alta precisione, inoltre l’operatore deve portare i bracci nella posizione di riposo verticale tra una fase di misura e l’altra.

Un ulteriore inconveniente delle AMM esistenti destinate alla misura di pezzi è che esse non sono predisposte in modo adeguato ad essere portate in prossimità del pezzo mentre esso è ancora montato in macchina, per cui in molti casi il pezzo deve essere smontato dalla macchina con conseguenti perdite di tempo.

Un ulteriore inconveniente delle AMM esìstenti destinate alla misura di pezzi è che esse non consentono un facile accesso alla misura nelle superfìci poste dall’altra parte della macchina.

Il presente trovato viene proposto per rimediare agli inconvenienti sopra riportati delle AMM, nella misurazione di pezzi di piccole e medie dimensioni.

Scopo principale del presente trovato è quello di aumentare notevolmente la precisione di misura.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di bilanciare il peso del secondo snodo e del tastatore evitando il pericolo di caduta e perciò di consentire di eseguire le misurazioni di precisione con delicatezza, e senza che l’operatore debba rimettere i bracci in posizione verticale di riposo tra una fase di misura e l’altra.

Ulteriore scopo dell’invenzione è quella di consentire un agevole accesso alla misurazione del pezzo quando esso è montato sulla macchina operatrice, adottando un treppiede di particolari caratteristiche e prestazioni.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di consentire un facile accesso alla misura nelle superfici poste dall’altra parte della macchina. Questi scopi, ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l’invenzione con una macchina di misura portatile a bracci articolati caratterizzata dal fatto di avere in successione,

- una base dotata dì un asse verticale,

- un primo braccio solidale con detto asse verticale,

- un primo snodo a due assi posto all’estremità di detto primo braccio,

- un secondo braccio solidale con detto primo snodo,

- un secondo snodo posto all'estremità del secondo braccio, - un tastatore solidale con detto secondo snodo.

La macchina può essere dotata di un sistema di bilanciamento del peso del secondo snodo e del tastatore, ed inoltre può essere fissata ad un treppiede di supporto e movimentazione dotato di estensione regolabile.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in una preferita forma di pratica di realizzazione, riportata a scopo puramente esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui:

la figura 1 mostra schematicamente una AMM dotata di tre snodi a due assi ciascuno.

la figura 2 mostra schematicamente la AMM del presente trovato con un asse verticale e due snodi.

la figura 3 mostra schematicamente una sezione lungo l’asse dei primo braccio della AMM del presente trovato che mostra il sistema di bilanciamento del terzo snodo.

la figura 4 mostra schematicamente una sezione ortogonale all’asse del primo braccio della AMM del presente trovato che mostra il sistema di bilanciamento del terzo snodo,

la figura 5 mostra schematicamente la AMM del presente trovato fissata ad un treppiede dotato di estensione regolabile. la figura 6 mostra schematicamente la AMM del presente trovato dotata di contrappeso di bilanciamento.

La figura 1 mostra una AMM della tipologìa a tre snodi, con due assi per ogni snodo. In particolare la figura mostra la base 10 della macchina fissata al piano 11 , il primo snodo 1 con i due assi “a” e “b”, lo snodo 2 con i suoi due assi “c” e “d” e lo snodo 3 con i suoi due assi “e” ed T. Lo snodo 1 è sostenuto dalla base 10 e alla colonna 11, mentre tra lo snodo 1 e lo snodo 2 è interposto il primo braccio 13, e tra lo snodo 2 e lo snodo 3 è interposto è interposto il secondo braccio 14. Infine il tastatore 15 è fissato allo snodo 3 .

La figura 2 mostra una AMM realizzata secondo il trovato, che ha un asse A1 e due snodi S1 e S2. Essa è costituita da una base 20 fissata al piano 11, alla quale è solidale la colonna 21, che supporta l’asse A1 costituito dall’asse di rotazione verticale “a” intorno al quale è fissato e ruota secondo detto asse verticale il primo braccio 22. Alla estremità del primo braccio vi è il primo snodo S1 dotato di due assi “c” e “d” al quale è fissato ed è libero di ruotare secondo detti due assi “c” e “d” il secondo braccio composto dalle due parti 24 e 25 tra loro solidali.

All’estremità del secondo braccio vi è il secondo snodo S2 dotato di due assi rotanti “e” ed T al quale è solidale e libero di ruotare secondo detti due assi “e" ed T il tastatore 26 che è perciò in grado di assumere l'orientamento voluto.

Al braccio 22 è applicato il dispositivo di bilanciamento 23 che esercita una coppia opportuna al secondo braccio, che è tale da bilanciare almeno in parte la coppia dovuta al suo peso, a quello dello snodo S2 e del tastatore.

La figura 3 mostra schematicamente il sistema di bilanciamento presente all’estremità del primo braccio 22 e che consente di bilanciare almeno in parte la coppia dovuta ai peso del secondo braccio, a quello dello snodo S2 e del tastatore.

Il disegno mostra una sezione che passa per l’asse “c". Alla struttura del braccio 22 è applicata la molla a spirale 27 che è opportunamente precaricata in modo da esercitare sulla bussola 23 la coppia richiesta ai bilanciamento. Detta bussola 23 è solidale con l’albero 26, che è dotato del grado di libertà di ruotare intorno all’asse “c”, ed imprime perciò la coppia di bilanciamento a tutte le parti ad esso collegate, e che comprendono il secondo braccio composto dalle parti 24 e 25, il secondo snodo S2 più il tastatore.

La figura 4 mostra schematicamente il sistema di bilanciamento presente all’estremità del primo braccio con una vista da IV. La bussola 23 è solidale con l'albero 26 in modo da trasmettere ad esso la coppia richiesta al bilanciamento di tutte le successive parti ad esso collegate e che gravano su di esso il loro peso.

Alo scopo di mantenere la funzione di bilanciamento anche con diverse angolazioni assunte dagli assi “c” e “d", essi possono assumere angoli compresi tra valori minimi e massimi concessi da dei finecorsa predisposti sui due assi. Cosi l’asse “c" può assumere angolazioni comprese tra il valore minimo “erri” e il valore massimo “cM” , mentre l’asse “d” può assumere angolazioni comprese tra un valore minimo “dm" e un valore massimo “dM”. Con questi due finecorsa si ottengono due scopi, quello di fare in modo che la coppia di bilanciamento data dal precarico della molla a spirale sia sempre abbastanza vicina alla coppia esercitata dalle forze peso, e dall’altro di limitare l’escursione delle angolazioni dei due assi in modo che esse consentano di eseguire le misurazioni all’interno del campo di lavoro previsto.

L’angolo di precarico deila molla a spirale e le angolazioni concesse ai due assi “c” e “d" sono tali da ottenere una buona condizione di bilanciamento che comunque è tale in tutte le condizioni di evitare la caduta del tastatore quando esso viene abbandonato dall’operatore. Una soluzione alternativa di bilanciamento è quella di fissare un contrappeso al secondo braccio, posto dall’altro lato dell’asse “c” e in posizione all’incirca opposta al baricentro del secondo snodo, che però potrebbe portare a problemi di ingombro.

Il tastatore può essere di tipo elettronico oppure fisso anche se questa seconda soluzione appare preferibile. Nel tastatore fisso la sfera di misura, attraverso lo stilo che la supporta, è resa solidale con gli assi “e” ed T del secondo snodo, e la misurazione viene abilitata, o mediante un pulsante di presa della misura, oppure impiegando un tastatore automatico che abilita la misura quando viene esercitato un determinato

sforzo sul tastatore.

La figura 5 mostra la AMM fissata ad un treppiede regolabile in altezza e dotato di estensione laterale regolabile per consentire dì portare la macchina vicina al pezzo quando esso è ancora in macchina.

La macchina AMM del trovato 50 è fissata su di una trave orizzontale 57 che è libera di ruotare intorno all’asse “h” in relazione all’altra trave orizzontale 56, a sua volta libera di ruotare intorno all’asse “g" in relazione al cannotto verticale 55. Tale cannotto verticale è regolabile in altezza essendo scorrevole all’interno del tubo 54, in modo da consentire di portare la macchina di misura, e il suo tastatore 26 in particolare all'altezza del pezzo da misurare dopo averne serrato le manopole di bloccaggio 58.

Le due travi 56 e 57 sono libere di ruotare intorno agli assi “g" e “h” per cui è possibile disassare della quantità desiderata la AMM con il lìmite dato dalla lunghezza delle due travi.

Durante la misura il treppiede 51 viene posto sui tre puntoni di appoggio 53 in modo che esso abbia una posizione stabile, mentre durante la movimentazione da una posizione all'altra, vengono fatte scendere le tre ruote 52 che staccano i puntoni dal pavimento. Durante la movimentazione del treppiede la trave 57 deve essere ripiegata sopra la trave 56 in modo che la AMM venga a trovarsi centrata sul treppiede evitando così che lo sbilanciamento provochi il ribaltamento del treppiede.

La figura 6 mostra la AMM nella quale il bilanciamento del secondo braccio e del secondo snodo è realizzata tramite il contrappesi 62 e 63 fissati al secondo braccio tramite l'asta 61.

Lo scopo principale del presente trovato dì aumentare notevolmente la precisione di misura è ottenuta grazie al fatto che il numero degli assi della macchina è pari a cinque anziché sei, e che essa è bilanciata evitando che l’operatore eserciti carichi che deformano la macchina.

Lo scopo di bilanciare il peso del secondo snodo e del tastatore evitando il pericolo di caduta e perciò di consentire di eseguire le misurazioni di precisione con delicatezza è ottenuto con il presente trovato, evitando anche il rischio di cadute.

Lo scopo di consentire un agevole accesso alla misurazione del pezzo quando esso è montato sulla macchina operatrice è raggiunto adottando un treppiede avente le caratteristiche descritte.

L’ulteriore scopo di facilitare l’accesso alla misura nelle superfici poste dall’altra parte delia macchina è ottenuto grazie alla particolare forma del secondo braccio.

Una particolare realizzazione della macchina del presente trovato prevede che il peso tastatore sia bilanciato con un piccolo contrappeso posto simmetricamente ad esso in relazione all’asse “f.

Una particolare realizzazione prevede che il tastatore sia reso intercambiabile con un dispositivo di attacco rapido al secondo snodo. Una diversa soluzione riguarda il tipo tastatore, oppure una diversa forma del secondo braccio, oppure l’adozione di un diverso sistema di bilanciamento del secondo braccio del secondo snodo e del tastatore. Una soluzione di interesse può essere quella di dotare l’asse “d" di una rotazione di 180° che permette alla macchina di assumere la configurazione simmetrica per ottenere così una diversa condizione di accesso alla misura. In questo caso è possibile avere un sistema di bilanciamento del secondo snodo impiegando una soluzione a contrappeso.

Una particolare realizzazione prevede che in luogo del tastatore al secondo snodo sia fissata una testa laser.

Altre forme realizzative della AMM possono essere impiegate, senza per questo uscire dall’ambito dell'invenzione industriale.

Claims (10)

1. TITOLO: MACCHINA DI MISURA PORTATILE A BRACCI ARTICOLATI DI GRANDE PRECISIONE A CINQUE ASSI R I V E N D I C A Z I O N I 1. Macchina di misura portatile a bracci articolati caratterizzata dal fatto di avere cinque assi e di avere in successione: - una base dotata di un albero che è libero di ruotare secondo un asse verticale, - un primo braccio solidale con detto albero, - un primo snodo a due assi posto all’estremità di detto primo braccio, - un secondo braccio solidale con detto primo snodo, - un secondo snodo dotato di due assi, posto all'estremità di detto secondo braccio, - un tastatore di misura solidale con detto secondo snodo.
2. 2. Macchina di misura portatile a bracci articolati secondo la precedente rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che essa è dotata di un dispositivo di bilanciamento che sostiene anche solo parzialmente il peso del secondo braccio, del secondo snodo e del tastatore.
3. 3. Macchina di misura portatile a bracci articolati secondo le precedenti rivendicazioni 1 e 2 caratterizzata dal fatto che il tastatore è dotato di un dispositivo di bilanciamento che sostiene anche solo parzialmente il peso del tastatore.
4. 4. Macchina di misura portatile a bracci articolati secondo le precedenti rivendicazioni dalla 1 alia 3 caratterizzata dal fatto che il secondo braccio ha una forma composta da uno o più tratti diritti o curvilinei, con il tratto finale che è orientato prevalentemente verso il basso.
5. 5. Macchina di misura portatile a bracci articolati secondo le precedenti rivendicazioni dalla 1 alla 4 caratterizzata dal fatto che l’asse dì rotazione “e" del secondo snodo è coassiale con il tratto finale del secondo braccio.
6. 6. Macchina di misura a bracci articolati secondo le precedenti rivendicazioni dalla 1 alla 5 caratterizzata dal fatto che essa utilizza un tastatore di tipo fisso con presa automatica della misura.
7. 7. Macchina di misura a bracci articolati secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni dalla 1 alla 6 caratterizzata dal fatto che l’asse “c” può essere ruotato di 180°, consentendo alla macchina di accedere nell’altra direzione alla misura del pezzo.
8. 8, Macchina di misura portatile a bracci articolati secondo le precedenti rivendicazioni dalla 1 alla 6 caratterizzata dal fatto che essa utilizza un treppiede regolabile in altezza dotato di estensione laterale regolabile.
9. 9 . Macchina di misura a bracci articolati secondo le precedenti rivendicazioni 1 e 2 caratterizzata dal fatto che il bilanciamento è realizzato mediante una o più molle a spirale applicate al primo braccio.
10. 10. Macchina di misura a bracci articolati secondo le precedenti rivendicazioni 1 e 2 caratterizzata dal fatto che il bilanciamento è realizzato mediante un contrappeso fissato al secondo braccio.