DISPOSITIVO PARA MEDIR LA LONGITUD REAL DE UN ACCIONAMIENTO LINEAL ELECTROMECÁNICO.

Dispositivo para medir la longitud real de un accionamiento lineal electromecánico La invención se refiere a un accionamiento lineal electromecánico con un sensor lineal para medir el desplazamiento real del husillo del accionamiento lineal electromecánico, en particular para medir la posición relativa del husillo de una transmisión por husillo. Tiene aplicación preferentemente en accionamientos lineales de inclinación para vehículos sobre carril, para controlar el estado de posición real. En el estado de la técnica se conocen en la actualidad dos conceptos relativamente equivalentes para medir el estado de ajuste de accionamientos lineales electromecánicos accionados por husillo mediante los cuales se inclinan las cajas de vagón de los vehículos sobre carril alrededor del eje longitudinal. Por una parte, mediante un codificador de valor absoluto instalado en el motor que cuenta incrementos angulares que árbol motor (prospecto "Railway Tilting Technology" de la firma Curtiss Wright Antriebstechnik GmbH, Neuhausen (Suiza), Enero 200, pág. 11) se miden unidades equivalentes a la variación de posición lineal de la tuerca del husillo del accionamiento lineal. Por otra parte se describe por M. Seemann (en: Elektrische Bahnen, edición 9/2000) una forma de proceder muy similar en la que hay por ejemplo un resolvedor con una transmisión de medida colocado en el piñón de entrada de la transmisión intermedia, que también capta las variaciones de longitud del accionamiento lineal de modo indirecto, es decir mediante las revoluciones en las proximidades del motor. Las soluciones ya conocidas adolecen del inconveniente de que el movimiento de accionamiento no se determina de modo directo como desplazamiento de la posición de la posición del husillo, de modo que nunca se mide la posición real del husillo y por lo tanto no se determina con suficiente seguridad el estado de ajuste real del accionamiento lineal, es decir en el caso del vehículo sobre carril, la inclinación de la caja del vagón. Esto último puede resultar especialmente crítico si un sensor de inclinación diseñado de este modo indica que está ajustada la inclinación, pero de hecho no se ha realizado la inclinación porque el piñón del motor o partes de la transmisión intermedia con la tuerca del husillo han sufrido alguna clase de avería o daño, y por lo tanto se aprovecha la inclinación efectiva de la caja del vagón para circular con mayor rapidez en trayectos ferroviarios abundantes en curvas, a pesar de que la ausencia de inclinación da lugar a un peligro para los pasajeros. Igualmente se conocen en el estado de la técnica una serie de actuadores lineales que con una forma de construcción rigurosamente cilíndrica presentan medios de medición distintos para la determinación del desplazamiento lineal del husillo. Así se da a conocer en el documento US 5 634 373 un actuador que convierte un movimiento de rotación en un movimiento lineal, en el que el motor eléctrico, el husillo y la tuerca del husillo están situados sobre un mismo eje de una carcasa cilíndrica, efectuándose un desplazamiento lineal del husillo sin holgura por medio de una transmisión axial y la tuerca del husillo. En este caso se mide el desplazamiento del husillo mediante un sensor lineal colocado en un orificio del husillo, que presenta una varilla de empuje que por medio de muelles de recuperación es comprimido contra un buje de la transmisión en la carcasa, y que ajusta un potenciómetro. Dado que los elementos de medidas se encuentran en el interior del orificio del husillo existe un orificio de paso lateral en el husillo fuera de la carcasa que favorece los daños que pueden sufrir los cables y las perturbaciones de medida. El inconveniente de este diseño es principalmente que el sensor no trabaja sin contacto y que presenta varias piezas con movimiento mecánico (varilla de empuje, muelle de recuperación y paso de cable), por lo que el sensor es muy propenso al desgaste y a las averías. También se describe en el documento US 5 086 861 un accionamiento lineal para el control de las ruedas traseras de vehículos. En este actuador que también presenta un motor eléctrico y una transmisión del husillo sobre un mismo eje se realiza la medición del desplazamiento del husillo por medio de una barra de transmisión que se desplaza al mismo tiempo, situada a un lado de la tuerca del husillo, por medio de sensores de Hall. De este modo queda excluida la medición directa del movimiento del husillo y no se determinan posibles averías de la transmisión del husillo (elementos sueltos o roturas). Debido a la disposición del diseño del husillo y la disposición independiente del sensor solamente se pueden realizar y medir recorridos de ajuste de pequeña longitud. La invención tiene como objetivo hallar una nueva posibilidad para medir la longitud actual de un accionamiento lineal electromecánico que mida con seguridad la variación de longitud real del accionamiento lineal sin que el control y la regulación del accionamiento lineal resulten menos sensibles para pequeñas variaciones del estado. De acuerdo con la invención se resuelve el objetivo en un accionamiento lineal electromecánico destinado a convertir un movimiento de rotación en un movimiento lineal, que contiene un husillo que se puede desplazar en dirección lineal y una tuerca de husillo soportada, accionada por una rueda dentada, para efectuar el desplazamiento lineal del husillo, así como un sensor lineal para generar una magnitud de medida proporcional al desplazamiento del husillo, por el hecho de que el desplazamiento axial está situado en dirección axial a lo largo del eje del husillo firmemente unido a la carcasa en el interior de una carcasa del husillo de accionamiento lineal, presentando el sensor lineal destinado a la exploración de un extremo sin carga del husillo una varilla de medición con unos medios de medición que se exploran sin contacto a lo largo del eje del husillo en función del emplazamiento, que está fijado 2 ES 2 369 484 T3 rígidamente en el extremo de una carcasa del husillo en el que hay un apoyo de emplazamiento fijo situado en el extremo del husillo opuesto al extremo móvil que soporta la carga, de tal modo que se puede medir una magnitud de medida equivalente a la longitud para el emplazamiento del extremo sin carga del husillo respecto a la varilla de medición fija en la carcasa. En el extremo sin carga del husillo están situados ventajosamente un transductor de posición, y en el husillo, en el sentido desde el extremo sin carga en dirección hacia la tuerca del husillo un orificio central cuya profundidad corresponda como mínimo a la longitud de carrera máxima del accionamiento lineal, para la penetración de la varilla de medición, de modo que el sensor lineal emite una señal equivalente a la longitud debido a la distinta longitud de penetración de la varilla de medición en el orificio. Para dos variantes ventajosas de realización, el transductor de posición es convenientemente un anillo de imán permanente que entra en interacción magnética con elementos magnéticos de la varilla de medición. En una primera variante, la varilla de medición presenta una serie consecutiva regular de sensores de campo magnético (por ejemplo sensores de Hall), dentro de un tubo guía no magnetizable, donde como respuesta a las variaciones de resistencia eléctrica de los sensores de campo magnético situados en las proximidades del transductor de posición se puede determinar la posición absoluta del husillo. En una segunda variante, la varilla de medición está formada por un tubo guía no magnetizable en cuyo interior está tensado axialmente un hilo de material magnetoestrictivo, donde debido a impulsos de corriente en el hilo existe un campo magnético que varía cíclicamente respecto al transductor de posición de imán permanente, que debido a la magnetostricción provoca en el hilo unas ondas acústicas y en el curso de una medición del tiempo de propagación de las ondas acústicas se puede determinar la posición absoluta del husillo. El tubo guía está compuesto convenientemente de cualquier material resistente a la abrasión, preferentemente de aluminio o acero V2A. En otra variante del sensor lineal el transductor de posición es un electrodo de acoplamiento previsto para el acoplamiento capacitivo con unas pistas conductoras de la varilla de medición. Para ello la varilla de medición presenta en un tubo guía no-metálico una pista resistente y una pista colectora, estando previsto el electrodo de acoplamiento como transductor de posición capacitivo para generar una corriente de desplazamiento de la pista resistente a la pista del colector, mediante la cual, debido a su dependencia del lugar se puede determinar la posición absoluta del husillo. Con independencia de su forma de realización concreta, el sensor lineal puede... [Seguir leyendo]

1. Accionamiento lineal electromecánico para convertir un movimiento de rotación en un movimiento lineal, que presenta un husillo (1) que se puede desplazar de forma lineal y una tuerca de husillo (2) soportada y accionada por engranaje para efectuar el desplazamiento lineal del husillo, así como un sensor lineal (4) para generar una magnitud de medida proporcional al desplazamiento del husillo, caracterizado porque el sensor lineal (4) está dispuesto en dirección axial a lo largo del eje del husillo (11) fijo en la carcasa en el interior de una carcasa del husillo (3) del accionamiento lineal, presentando el sensor lineal (4) una varilla de medición (41) con unos medios de medida (411, 412, 413, 414, 415, 416) que exploran sin contacto en función del desplazamiento a lo largo del eje del husillo (11) para explorar un extremo sin carga (12) del husillo (1), que va fijado rígidamente en el extremo de la carcasa del husillo (3) en el cual existe un apoyo fijo (31, 33) de la carcasa del husillo (3), opuesta al extremo (14) del husillo (1) móvil que soporta la carga, de modo que se puede determinar una magnitud de medida equivalente a la longitud para el emplazamiento del extremo sin carga (12) del husillo (1) respecto a la varilla de medición (41) fija en la carcasa. 2. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 1, caracterizado porque - en el extremo (12) sin carga del husillo (1) está dispuesto un transductor de posición (42), y - en el husillo (1) existe un orificio central (13), desde el extremo sin carga (12) en sentido hacia la tuerca del husillo (2), cuya profundidad corresponde como mínimo a la longitud de carrera máxima del accionamiento lineal, para la penetración de la varilla de medición (41), de modo que el sensor lineal (4) emita una señal equivalente a la longitud gracias a la diferente longitud de penetración de la varilla de medición (41) en el orificio (13). 3. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 2, caracterizado porque el transductor de posición (42) es un anillo (421) magnético permanente. 4. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 3, caracterizado porque la varilla de medición (41) presenta en un tubo guía no magnetizable (43) una secuencia regular de sensores de campo magnético (411), donde a partir de las variaciones de la resistencia eléctrica de los sensores de campo magnético (411) situados en las proximidades del transductor de posición (42) se puede determinar la posición absoluta del husillo (1). 5. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 3, caracterizado porque la varilla de medición (41) consta de un tubo guía (43) no magnetizable y en su interior un hilo (412) tensado de material magnetoestrictivo, donde mediante impulsos de corriente en el hilo (412) existe un campo magnético cíclico respecto al anillo (421) magnético permanente, que debido a la magnetostricción provoca en el hilo (411) unas ondas acústicas, y donde por medio de la medición del tiempo de recorrido de las ondas acústicas se puede determinar la posición absoluta del husillo (1). 6. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el tubo guía (43) es de aluminio. 7. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el tubo guía (43) es de acero V2A. 8. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 2, caracterizado porque el transductor de posición (42) es un electrodo de acoplamiento capacitivo (422) en forma de por lo menos un sector de un anillo circular. 9. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 8, caracterizado porque la varilla de medición (41) presenta en un tubo guía (43) no- metálico una pista resistente (413) y una pista colectora (414), estando previsto el electrodo de acoplamiento (422) para la generación capacitiva de una corriente desde la pista resistente (413) a la pista colectora (414), mediante la cual y debido a su dependencia de lugar se puede determinar la posición absoluta del husillo (1). 10. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 2, caracterizado porque 8 ES 2 369 484 T3 el transductor de posición (42) es un casquillo (423) metálico, no magnético, introducido en el orificio (13) del extremo sin carga (12) del husillo (1), con una longitud igual a la carrera de desplazamiento máxima del husillo (1). 11. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 10, caracterizado porque la varilla de medición (41) contiene una bobina en dos partes, donde una primera parte de la bobina (415) penetra en el casquillo metálico (423), y una segunda parte (416) se encuentra siempre fuera del casquillo (423) como referencia, y porque el conjunto de la bobina (415, 416) es parte de un circuito puente complementado por dos capacidades, cuya señal del puente depende de la profundidad de penetración de la primera parte de la bobina (415) en el interior del casquillo (423). 12. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 1, caracterizado porque la varilla de medición (41) del sensor lineal (4) está integrada en el lado del soporte fijo de la carcasa del husillo (3), delante de una cabeza articulada (31) en la carcasa del husillo (3). 13. Accionamiento lineal electromecánico según la reivindicación 1, caracterizado porque la varilla de medición (41) del sensor lineal (4) se puede introducir por el lado del soporte fijo (33) de la carcasa del husillo (3) a través de un orificio en el lado frontal libre (32) de la carcasa del husillo (3) desde el exterior, estando fijada en la carcasa del husillo (3) y pudiendo sustituirse posteriormente. 9 ES 2 369 484 T3 ES 2 369 484 T3 11 ES 2 369 484 T3 12 ES 2 369 484 T3 13 ES 2 369 484 T3 14