PT86549B

PT86549B - Dispositivo sensor, em particular para maquinas copiadoras

Info

Publication number: PT86549B
Application number: PT86549A
Authority: PT
Inventors: Matio Vesco; Giancarlo Zaramella
Original assignee: Fidia Spa
Priority date: 1987-01-15
Filing date: 1988-01-14
Publication date: 1993-09-30
Also published as: IT8767019A0; WO1988005524A1; EP0299033B2; JPH01501969A; JP2564385B2; EP0299033A1; IT1206842B; PT86549A; CA1306523C; EP0299033B1; US5119568A

Description

32.: PARTICULAR PARA MÁQUINAS COPIADORAS

A presente invenção refere-se a um dispositivo sensor para uma máquina copiadora. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um dispositivo sensor do tipo que compreende:

uma estrutura de suporte móvel ao longo de pelo menos um primeiro eixo de referência;

um elemento sensor suportado pela estrutura de modo a ser capaz de efectuar movimentos limitados, relativamente à estrutura, ao longo do eixo relativamente a uma posição de repouso pré-determinada, e meios detectores para proporcionar sinais eléctricos indicativos da grandeza e do sentido dos movimentos relativos do elemento sensor.

Um dispositivo sensor deste tipo é conhecido, por exemplo, da publicação Gear inspection on a multi-coordinated measuring machine, por H.J. Neumann, uma reim~ tH.

pressão de um documento fornecido durante a 5 * International Conference on Automated Inspection and Product Control, k__ / 12 IPA I'.Ieeting, Stuttgart, 24 a 2ó de Junho de 1930, editado por Cari Zeiss, Oberkochen, República Federal Alemã.

Neste dispositivo conhecido (ver, por exemplo, a página 7, fig. 7 daquela publicação) a capacidade de o sensor se mover relativamente à estrutura ao longo de um eixo (por exemplo um eixo horizontal) ê conseguida por meio da suspensão do sensor da estrutura de suporte por meio de duas lâminas rígidas articuladas nas suas extremidades superiores na estrutura e nas suas extremidades inferiores numa placa que está firmemente ligada ao sensor. 0 conjunto formado pela estrutura de suporte, as lâminas e a placa que suporta o sensor constitui uma espécie de paralelogramo articulado, de modo que um movimento do sensor relativamente à estrutura de suporte ao longo do eixo de referência tem como consequência ao mesmo tempo uma variação na posição do sensor (relativamente à estrutura de suporte) ao longo do eixo vertical.

Esta característica do dispositivo conhecido constitui um inconveniente que a presente invenção pretende eliminar.

Portanto, o objecto da presente invenção consiste em proporcionar um dispositivo sensor do tipo atrás referido,no qual um movimento do elemento sensor relativamente a um eixo coordenado não implica também uma variação da posição do sensor ao longo dos outros eixos.

Bste objecto é atingido segundo a presente invenção por meio de um dispositivo sensor do tipo atrás mencionado, cuja característica principal reside no facto de incluir uma primeira estrutura intermédia ligada à estrutura de suporte por primeiras lâminas deformáveis elasticamente, que podem flectir num plano paralelo ao referido eixo de referência e de o elemento sensor ser suportado pela estrutura intermédia através de segundas lâminas deformáveis elasticamente e tendo caracteristicas de flexão substancialmente iguais às das primeiras lâminas num plano paralelo ao eixo de referência.

Caem também no escopo da presente invenção dispositivos sensores nos quais a estrutura de suporte é móvel ao longo de dois ou três eixos de referência e o elemento sensor é suportado pela estrutura de rodo a ser capaz de efectuar movimentos relativos limitados ao longo destes dois ou três eixos de referência.

Outras caracteristicas e vantagens da presente invenção serão tomadas evidentes na descrição de pormenor que se segue, com referência aos desenhos anexos, dados apenas a título de exemplo não limitativo, e cujas figuras representam:

As fig. 1 e 2, duas condições diferentes de uma estrutura ilustrativa do principio em que se baseia o dispositivo sensor segundo a presente invenção;

A fig. 3, uma vista em perspectiva de uma primeira forma de realização de um sensor segundo a presente invenção;

A fig. 4, uma vista em perspectiva, com arranque parcial, do sensor da fig. 3;

As fig. 5 e 6, cortes feitos polos linhas (V-V) da fig. 3 e (VI-VI) da fig. 5;

A fig. 7, uma vista em psrspectiva, com as peças separadas, de partes do sensor representado nos desenhos anteriores;

A fig. 8, uma vista em psrspectiva, com arranque parcial, de uma outra parte do sensor das fig. 1 a 6;

A fig. 9, uma vista em perspectiva de outro di_s < positivo sensor feito segundo a presente invenção;

As fig. 10 e 11, cortes feitos pelas linhas (X-X) e (XI-XI) da fig. 9;

	A fig. 12,	um corte	feito pela	linha	(XII-
-XII) da fig	. 11; e
	A fig. 13,	uma vista	parcial em	perspe	ctiva,
com as peças	separadas,	do sensor	das fig. 9	a 12.

A fig. 1 representa uma estrutura ilustrativa simples (1) que permite compreender facilmente o princípio em que se baseia o dispositivo sensor segundo a presente invenção. A estrutura inclui um elemento anular (2), cuja abertura está indicada em (3). Uma placa, indicada em (4), é suportada pelo elemento anular (2) por meio de um primeiro par de lâminas deformáveis elasticamente (5) e (6) que podem flectir no plano do desenho. Estas lâminas estão fixadas firmemente nas suas extremidades, numa das extremidades no elemento (2) e na outra extremidade na placa (4). Uma outra placa (7) é suportada pela placa (4) por meio de um outro

xadas firmemente numa das extremidades na placa (7) e na outra extremidade na placa (4). Além disso, estas laminas têm as mesmas caracteristicas de flexão que as lâminas (5) e (6) pelo menos no que respeita à sua flexão no plano do de senho.

Ao centro da face inferior da placa (7) está ligado um veio (10) que se estende perpendicularmente a esta placa.

Um eixo de referência paralelo às placas (4) e (7) e ao elemento anular (2) está indicado em (X).

Se se aplicar uma força ao veio (10) numa direcção paralela a e com a mesma direcção que o eixo (X), a estrutura representada na fig. 1 toma a configuração deformada representada na fig. 2: as lâminas (5) e (6) e as (8) e (9) flectem da maneira ilustrada e a placa (7) desloca-se para a · direita, paralelamente ao eixo (X), mas mantém-se no mesmo plano em que estava anteriormente.

A estrutura do elemento representada na fig. 1 tem portanto a característica de permitir um movimento da placa (10) relativamente ao elemento anular (2) ao longo do eixo (X) sem que ao mesmo tempo permita um movimento da placa (7) ao longo, por exemplo, do eixo (Z). Como será evidente a partir da descrição dada adiante, o dispositivo sensor segundo a presente invenção baseia-se no uso desta caracterí stica vantajosa da estrutura elementar.

As fig. 3 a 8 ilustram uma primeira forma de /~h realização do dispositivo sensor segundo a presente invenção, movenio-se um elemento sensor ao longo de três eixos independentes.

O dispositivo sensor representado na fig. 3 inclui uma caixa rígida (11), por exemplo de metal, que na forma de realizaçao ilustrada tem a forma substancialmente paralelepipédica. Como se mostra nas fig. 4 a 6, a parede inferior (11a) desta caixa tem uma abertura circular central (12) através da qual se estende, com uma certa folga, um veio (13) que suporta uma ponta sensora (14) na sua extremidade inferior (fig 3).

A outra extremidade do veio (14) está fixada numa placa quadrada (15) orientada paralelamente à parte inferior da caixa (11). Esta placa está ligada a uma armação anular rectangular sobrejacente (16) por meio de elementos (17) de suspensão substancialmente em forma de canal. Os elementos de suspensão têm porções terminais rígidas respeotivas (17c) fixadas em ranhuras (16a) formadas nos lados paralelos da armação (16) (fig. 7). A partir da extremidade fixa (17c) de cada um destes elementos de suspensão estendem-se dois braços paralelos constituídos por lâminas metálicas (17a) e (17b) que são deformáveis de maneira elástica sob esforços de flexão. As lâminas (17a) voltaòas para os dois elementos de suspensão (17) estão fixadas rigidamente nas suas extremidades inferiores a lados opostos da placa (15). As lâminas exteriores (17b) dos dois elementos de suspensão têm as extremidades inferiores respectivas fixadas rigidamente de lados opostos de uma segunda armação anular rectan

guiar (18) que envolve a placa (15) com folga e coplanar com a mesma.

A estrutura parcial que compreende a placa (15), a armação (16), o elemento de suspensão (17) e a armação (18) corresponde essencialmente à estrutura ilustrativa representada nas fig. 1 e 2. Quando o sensor (13, 14) for subme tido a uma força ao longo do eixo (X) da fig. 7 (um eixo que ê perpendicular aos planos nos quaos se encontram as lâminas (17a) e (17b) em repouso) ele move-se ao longo deste eixo f sem efectuar qualquer movimento ao longo do eixo (Z) da fig.

7, visto que a placa (15) se move relativamente à armação (18) mas mantém-se no mesmo plano.

Como se mostra particularmente na parte inferior da fig. 7, a armação (18) está ligada por sua vez a uma armação anular rectangular (19) sobrejacente por elementos de suspensão (20) semelhantes aos elementos de suspensão (17). A armação (19) envolve a armação (16) com folga e é complanar com a mesma.

Os elementos de suspensão (20) têm porções terminais (20c) respectivas de fixação rígida firmemente em ranhuras correspondentes (19a) em dois lados opostos da armação (18) (fig. 4 e 7).

Os braços em forma de lâmina (20a) e (20b) dos elementos de suspensão (20) estendem-se em planos paralelos aos eixos (X) e (Z) e, portanto, perpendicularmente ao eixo (Y). As extremidades inferiores das lâminas interiores (20a) estão fixadas rigidamente aos bordos exteriores de dois lados opostos da armação (18) (fig. 7).

As extremidades inferiores das lâminas exteriores (20b) estão fixadas rigidamente a dois lados opostos de uma porção horizontal de forma anular rectangular (21) de uma armação, genericamente designada por (22). Esta armação tem uma porção anular rectangular (23) disposta no plano ver tical colocado em ângulo recto por trás do plano no qual a porção (21) se encontra (fig. 7). As porções horizontal e vertical (21) e (23) da armação estão também interligadas por escoras de reforço integradas, indicadas em (24). A por( ção (21) da armação (22) circunda a armação (18) com folga e ê complanar com a mesma.

A estrutura parcial constituída pelas armações (13) e (19), os elementos de suspensão (20) e as porções (21) da armação (22) constituem no seu conjunto uma outra estrutura equivalente à estrutura ilustrativa representada na fig. 1. Quando se aplica uma força ao veio (13) ao longo do eixo (Y), esta força é transmitida de maneira praticamente rígida à armação (13) através da placa (15), da armação (16) e dos elementos de suspensão (17) que transmite forças rigidamente ao longo do eixo (Y). A armação (18) pode assim efectuar um movimento, embora limitado ao longo do eixo (Y) relativamente à porção (21) da armação (22), sem que esta armação se afaste do seu plano de repouso, que é de facto o mesmo plano em que se encontram a placa (15) e a porção (21) da armação (22).

Uma outra armação rectangular, indicada em (25) (fig. 4, 5 e 8) está disposta num plano paralelb ao eixo (X) e ao eixo (Z) e está voltada para a porção (23) da armação

(22) . A armação (25) ter. lados horizontais superior e inferior que se estendem com folga por cima e por baixo dos planos das armações (19) e (13), respectivamente. Além disso, como se mostra particularmente na fig. 4, os lados verticais da armação (25) estão afastados das armações (19) e (21).

A armação (25) está ligada à porção vertical (23) da armação (22) por quatro elementos de suspensão (26) que são estruturalmente idênticos aos elementos de suspensão (17) e (20) atrás descritos. Os elementos de suspensão com- t preendem porções de ligação rígida respectivas (26c) montadas rigidamente no interior de ranhuras correspondentes (25a) adjacentes às extremidades dos lados horizontais da armação (25). Os olumentos de suspensão (26) têm porções em forma de lâmina respectivas (26a) e (26b) que são deformáveis elasticamente para flectir no plano (Y-Z). As lâminas superiores (26a) destes elementos de suspensão inferiores (26) estão ligadas rigidamente a um prolongamento (23a) da porção vertical (23) da armação (22) que se estende por baixo do plano da porção (21) (fig. 5 e 7).

f l _Λ

Às laminas inferiores (2oa) dos elementos de suspensão superiores (26) estão fixadas rigidamente ao lado superior da porção (23) da armação (22).

As lâminas exteriores (26b) dos elementos de suspensão (26) estão fixadas rigidamente aos lados horizontais de uma outra armação (27) (fig. 5 e 8) fixada numa parede lateral da caixa (11) paralela aos eixos (X) e (Z). A armação (27) circunda a porção (23, 23a) da armação (22) com folga. A espessura da armação (27) ê também maior do que a espessura da porção da armação (22) de modo que, em repouso, como se mostra na fig. 5, a armação (22) fica afastada da parede lateral da caixa que fica ligada à armação (27).

A estrutura parcial que compreende a armação (26), a armação (25), os elementos de suspensão (2o) e a armação (22) forma no seu conjunto uma estrutura conceptualmente equivalente à estrutura ilustrativa elementar represen tada nas fig. 1 e 2.

Ouando o veio do dispositivo sensor for subme( tido a uma força ao longo do eixo (Z), em uso, esta força propaga-se rigidamente à armação (22) que, por conseguinte, se desloca, embora numa extensão limitada, relativamente à armação (27), e portanto relativamente à caixa (11), ao longo do eixo (Z). Este movimento verifica-se sem que a porção (23) da armação (22) abandone o plano em que se encontrava em repouso.

Sensores de deformação, por exemplo extensómetros, respectivos, indicados em (30), (31) e (32) nas fig.

e 8, estão ligados às lâminas maio interiores dos elemen- (

tos de suspensão (17), (20) e (26).

Estes sensores estão ligados a circuitos de processamento fora ia caixa (11) por condutores que se estendem através dc uma ficha de ligação (31) selada numa abertura central na parede superior da caixa (11) (fig. 3).

Um elemento (34) em fole (fig. 4) está fixado no bordo da abertura (12) na parede inferior da caixa (11) e ê apertado de maneira estanque em torno do veio (13).

A caixa (11) ê convenientemente cheia com óleo com uma viscosidade apropriada.

dispositivo sensor atrás descrito com referên cia às fig. 1 a S tem uma estrutura extremamente compacta, ocupando muito pouco espaço.

Uma outra forma de realização do dispositivo sensor segundo a presente invenção está ilustrada nas fig. 9 a 13. Nestas figuras, as partes funcionalmente equivalentes às partes já descritas receberam os mesmos números de referencia usados anteriormente, adicionados de 100.

Ilesta segunda forma de realização, o dispositivo sensor compreende uma caixa rígida (111) de forma paralelepipédica alongada, com uma abertura inferior (112) através da qual o veio (113) se estende com folga. Um elemento oco flexível em forma de fole (134) proporciona uma vedação entre a abertura da caixa e o veio (113). Nste veio, como se mostra na fig. 11, tem uma estrutura tubular e a sua extremidade que se projecta a partir da caixa suporta um porta-agulha (50).

A extremidade superior do veio (113) está fixada numa abertura central numa placa rectangular (115). Um par de elementos de suspensão (117) liga os lados mais curtos da placa (115) a uma armação anular substancialmente rectangular (116) situada por baixo da placa (115) cm tomo do veio (113) (fig· 10 e 13). As lâminas exteriores (117o) dos elementos de suspensão (117) ligam a armação (116) a uma outra armação rectangular (118) que envolve a placa (113) com folga e complanar com a mesma.

Uns apêndices (118a), dobrados para cima, es tendem-se para fora a partir dos lados mais compridos da armação (118).

Outros elementos de suspensão (120) tem lâminas exteriores (120b) fixadas rigidamente nas suas extremidades inferiores aos apêndices (118a) da armação (118). Os elementos de suspensão (120) estão fixados rigidamente nas suas extremidades superiores a uma armação anular rectangular (119) situada num plano paralelo a e colocado por cima da placa (115). Esta armação está ligada pelos elementos de suspensão (120) à porção anular rectangular horizontal (121) de ama armação (122) que também inclui una porção vertical anular rectangular (123). As porções (121) e (123) da armação (122) estão também ligadas por escoras (124) integradas com as mesmas.

A porção vertical (123) da armação (122) está ligada à armação (123) por um outro par de elementos de suspensão (126) que se situam horizontalmente, em repouso. 0 elemento de suspensão inferior (126) (fig. 13) estendem-se entre as escoras (124). 0 elemento de suspensão superior (126) estende-se por cima da armação (119).

A armação (125) está ligada por elementos de suspensão (126) a uma placa (127) fixada internamente a uma parede lateral da caixa (111) (fig. 10). Também neste caso a disposição é tal que a porção vertical (123) da armação (122) fica afastada da parede da caixa (111) à qual a placa (127) está ligada.

No dispositivo sensor ilustrado nas fig. 9 a 13, as laminas dos elementos de suspensão (117), (120) e (126) têm também ligados sensores eléctricos de deformação, por exemplo extensómetros. Os sensores não estão ilustrados nestes desenhos para não sobrecarregar a representação.

A caixa (111) é convenientemente cheia com óleo do uma viscosidade apropriada. A porção axial do veio (113) entre a placa (115) e a armação (116) tem um certo número de abas (60) radiais separadas por distâncias angulares iguais. Estas abas destinam-se a optimizar o amortecimento das oscilações livres e forçaias do veio (113) nos planos (XZ) e (YZ).

dispositivo sensor das fig. 3 a 13 tem as seguintes vantagens sobre a forma do realização ilustrada nas fig. 1 a 3:

- a forma alongada permite uma melhor penetração do dispositivo na cavidade na qual ele tem de operar;

- as massas móveis /em particular os elementos (121) a (124)/ são reduzidas, e

- são reduzidos os binários de oscilação.

Naturalmente, dentro do mesmo principio da presente invenção, as formas de realização e os pormenores de construção podem variar amplamente em relação aos descritos e ilustrados puramente a título de exemplo não limitativo, sem se sair dos objectivos da presente invenção.

Assim, por exemplo, não obstante o facto de, na descrição anterior e nos desenhos anexos, se terem apresentado sensores nos quais o elemento sensor pode efectuar movimentos nos diSpOSitiVOS SÍ vel de efectuaà porte ao longo ao longo de um te invenção.

três eixos coordenados, é claro que que os •nsores nos quais o elemento sensor é susceptí. movimentos relativamente à estrutura de sude apenas dois eixos ou, no limite, apenas eixo, devem considerar-se no âmbito da presen

Claims

Reivindicações

1.- Dispositivo sensor, em particular para uma máquina copiadora, que compreende:

uma estrutura de suporte (16) móvel ao longo de pelo menos um primeiro eixo de referência (X), um elemento sensor (13,14) suportado pela estrutura (18) de modo a ser susceptível de efectuar movimentos limitados em relação ã estrutura (18) ao longo do eixo (X) relativamente a uma posição de repouso pré-determinada, e meios detectores (30) para proporcionar sinais eléctricos indicativos da grandeza e da direcção dos movimentos relativos do elemento sensor (13,14), caracterizado por incluir uma primeira estrutura intermédia (16) ligada à estrutura de suporte (118) por primeiras lâminas deformáveis elásticas (17a) que podem flectir num plano paralelo ao

-íe eixo de referência (X) e por o elemento sensor (13,14) estar suportado pela estrutura intermédia (16) através de segundas lâminas (17b) com características de flexão substancialmente iguais ãs das primeiras lâminas (17a) num plano paralelo ao eixo de referência (X) .
2. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por haver duas primeiras lâminas (17b).
3. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por haver duas segundas lâminas (17a).
4. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as segundas lâminas (17a) estarem interpostas entre as primeiras lâminas (17b).

(.
5. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as primeiras lâminas (17b) serem paralelas entre si.
6. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as segundas lâminas (17a) serem paralelas entre si.
7.- Dispositivo sensor de acordo com a reivindicação 1, no qual a estrutura de suporte (18; 21,22,23) pode também mover-se ao longo de pelo menos um segundo eixo de referência (Y) e o elemento sensor (13,14) é suportado pela estrutura (18,-21,22,23) de modo a ser susceptível de efectuar movimentos limitados relativamente ã mesma ao longo dos primeiro e segundo eixos (X,Y) , incluindo a estrutura de suporte (18,-21 ,22,23) uma estrutura principal (21,22,23) que suporta uma estrutura auxiliar (18) fixada na estrutura principal (21,22,23) ao longo do primeiro eixo (X) e susceptível de efectuar deslocamentos limitados relativos ã estrutura principal (21,22,23) ao longo de segundo eixo (Y) , caracterizado por incluir uma segunda estrutura intermédia (19) suportada pela estrutura principal (21,22,23) por terceiras lâminas deformáveis elasticamente (20b) que podem flectir num plano paralelo ao segundo eixo de referência (Y), a estrutura auxiliar (18) ser suportada pela segunda estrutura intermédia (19) por meio de quartas lâminas (20a) com substancialmente as mesmas características de flexão que as terceiras lâminas (20b) num plano paralelo ao segundo eixo (Y), e a primeira estrutura intermédia (16) ser suportada pela estrutura auxiliar (18) por meio de terceiras lâminas (20b).
8.- Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por haver duas terceiras lâminas (20b).
9. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por haver duas quartas lâminas (20a).
10. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por as quartas lâminas (20a) estarem intercaladas entre as terceiras lâminas (20b).

c
11. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por as terceiras lâminas (20b) serem paralelas uma ã outra.
12. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por as quartas lâminas (20a) serem paralelas uma ã outra.
13. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, no qual a estrutura de suporte principal (11,27, 26,25,23,22,21) é também móvel ao longo de um terceiro eixo de referência (Z) e o elemento sensor (13,14) é suportado pela estrutura principal de modo a ser susceptível de efectuar movimentos relativos limitados ao longo dos primeiro, segundo e terceiro eixos de referência (Χ,Υ,Ζ), incluindo a estrutura de suporte principal (11,27,26,25,23,22,21) um corpo (11,27) e uma segunda estrutura auxiliar (22,21,23) fixada no corpo (11,27) segundo os primeiro e segundo eixos (X,Y) e susceptível de efectuar movimentos relativos limitados em relação ao corpo (11,27) ao longo do terceiro eixo (Z), caracterizado por incluir uma terceira estrutura intermédia (25) suportada pelo corpo (11,27) através de quintas lâminas deformáveis elasticamente (26b) que podem flectir num plano paralelo ao terceiro eixo (Z), por a segunda estrutura auxiliar (21,22,23) ser suportada pela terceira estrutura intermédia (25) por meio de sextas lâminas (26a) que têm características de flexão substancialmente iguais às das quintas lâminas (26b) num plano paralelo ao terceiro eixo (Z) , e por a segunda estrutura intermédia (19) ser suportada pela segunda estrutura auxiliar (21,22,23) por meio das terceiras lâminas (20b).

14 Dispositivo de acordo com a reivindicação 13, carac- terizado por haver duas ou quatro quintas lâminas. 15 .- Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, carac- terizado por haver duas ou quatro sextas lâminas. 16 Dispositivo de acordo com a reivindicação 15, carac-

terizado por as sextas lâminas estarem dispostas por ordem entre as quintas lâminas.
17.- Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por as quintas lâminas serem paralelas umas âs outras.
18.- Dispositivo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por as segundas lâminas serem paralelas uma à outra .
19.Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por os meios detectores compreenderem sensores extensométricos (30,31,32) acoplados a (

pelo menos algumas das lâminas.
20.- Utensílio para máquina copiadora, caracterizado por incluir um dispositivo sensor de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores,