Método y aparato para la medición del perfil diametral de orificios.

Un aparato (300) para medir el diámetro del hueco de un orificio en función de la profundidad del orificio,

que comprende:

una sonda diametral (100), para generar primeros datos del diámetro del hueco medido a lo largo de un eje sensible a la sonda diametral;

un pie (302) dispuesto para colocarse enrasado con la superficie que rodea al orificio, teniendo por objeto el pie el posicionamiento del eje sensible a la sonda diametral en un plano sustancialmente paralelo a la superficie a través de la cual se extiende el orificio;

una sonda (314) de distancia lineal, acoplada a la sonda diametral, para medir la posición del pie con respecto a la sonda diametral, para generar los primeros datos de la profundidad medida, que describen la profundidad del eje sensible a la sonda diametral dentro del orificio; y

un sistema (322) de adquisición de datos para registrar los primeros datos del diámetro del hueco medido desde la sonda diametral, y los primeros datos de la profundidad medida desde la sonda de distancia lineal de una inserción de la sonda diametral en el orificio.

Método y aparato para la medición del perfil diametral de orificios Antecedentes de la invención La presente invención está relacionada generalmente con sistemas y métodos para medir propiedades del hueco de orificios y, específicamente, con un método y un aparato para medir el diámetro del hueco de los mismos en función de la profundidad del orificio.

En las aeronaves comerciales y militares y en naves espaciales, se perforan cientos de miles de orificios. Algunos de estos orificios son orificios de alta tolerancia con una banda de tolerancia del diámetro de 0, 003 pulgadas (0, 0762 mm) . Las especificaciones establecen los requisitos de la medición de estos orificios, y establecen típicamente la medición del diámetro máximo y mínimo en dos orientaciones en el hueco del orificio.

Los inspectores utilizan actualmente calibradores que solamente indican un solo diámetro en el hueco, en una profundidad del hueco incontrolada y no medida. Actualmente, se requiere que los inspectores inserten el calibrador en el orificio y obtengan las lecturas del diámetro máximo y mínimo. El esfuerzo supone un reto para el usuario, ya que la capacidad de lectura del usuario es lenta en comparación con la tasa de cambio del diámetro del hueco del orificio. Utilizando técnicas actuales, se puede tardar aproximadamente noventa segundos en medir el hueco de un solo orificio, y los resultados pueden depender considerablemente de la habilidad del inspector.

Como el control de la tasa de descenso en el orificio supone un reto, los verdaderos diámetros máximo y mínimo se omiten a menudo. Las especificaciones del diámetro de los orificios establecen también típicamente que las lecturas de los orificios se tomen dentro de una distancia específica de la profundidad con respecto a la entrada y salida del orificio. Además, los interfaces de las piezas son típicamente ignorados, ya que estas zonas no representan el verdadero proceso de perforación. Sin una referencia de la profundidad, no es posible juzgar exactamente a qué profundidad está el calibrador y por tanto no pueden cumplirse apropiadamente los requisitos adversos especificados.

El documento WO01/98732 divulga un dispositivo de medición para detectar las dimensiones de muestras de prueba y puede ser incorporado en una herramienta o fijado en un accesorio de sujeción de la herramienta en lugar de una herramienta.

El documento EP379226 divulga un aparato de medición de alcance para medir la distancia desde el aparato a una superficie.

Lo que se necesita es un método y un aparato para determinar el diámetro del hueco de un orificio, en función de la profundidad del hueco. La presente invención satisface esa necesidad.

Sumario de la invención Para abordar los requisitos descritos anteriormente, la presente invención divulga un método según la reivindicación 8 y un aparato según la reivindicación 1, para medir el diámetro de un orificio en función de la profundidad del orificio.

El método y el aparato permiten tomar mediciones del diámetro del hueco del orificio en dos orientaciones diferentes en cuatro segundos, en lugar de los noventa segundos requeridos por las técnicas anteriores. Lo anterior reduce también la variación de la medición inducida por el operador, y proporciona información sobre la calidad del orificio (redondez y defectos) , propiedades del material alrededor del orificio (ángulo de moldeo, diferencias de una capa a otra, interfaces) , desgaste del perforador y encogimiento del orificio para materiales compuestos.

Breve descripción de los dibujos Haciendo referencia ahora a los dibujos, en los cuales los números de referencia similares representan piezas correspondientes en todo el texto:

La figura 1A es un diagrama de un modo de realización de una sonda diametral;

La figura 1B es un diagrama que ilustra la función de una sonda diametral;

La figura 2 es un diagrama que ilustra cómo se usa típicamente una sonda diametral para medir el diámetro del hueco de un orificio;

La figuras3A y 3B son diagramas que representan un modo de realización de un conjunto de sonda que puede ser usado para medir el perfil del orificio;

La figura 4 es un diagrama que ilustra un modo de realización de un método para medir el diámetro de un orificio en 2

función de la profundidad del orificio;

La figura 5 es un diagrama que ilustra detalles adicionales relativos a la adquisición de datos y capacidades de almacenamiento del conjunto de sonda;

Las figuras 6 y 7 son diagramas que representan modos de realización adicionales de la presente invención;

La figura 8 es una ilustración de un sistema informático ejemplar; y La figura 9 es un ejemplo de gráfico de las mediciones del diámetro de orificios.

Descripción detallada de los modos de realización preferidos En la descripción siguiente, se hace referencia a los dibujos que se acompañan, que forman parte de la misma, y que muestran, a modo de ilustración, varios modos de realización de la presente invención. Se comprende que se pueden utilizar otros modos de realización y se pueden hacer cambios estructurales, sin apartarse del alcance de la presente invención.

La figura 1A es un diagrama de un modo de realización de una sonda diametral 100. Este modo de realización es conocido también como un calibrador enchufable. La sonda diametral 100 comprende una varilla alargada 104. La varilla alargada 104 tiene un extremo apuntado y un collarín 112 de tope fijado por uno o más tornillos empotrados 114 del collarín de tope. A la varilla alargada 104 hay acopladas unas bolas 106 de contacto a través de unos resortes laminares 108 y dispositivos de fijación tales como tornillos 110. Las varillas alargadas incluyen también una superficie esmerilada 116 sobre la cual descansan las bolas 106 de contacto.

La figura 1B es un diagrama que ilustra cómo se puede usar la sonda diametral 100 ilustrada en la figura 1A, para medir el diámetro del hueco de un orificio 154 en una superficie 152, a lo largo del eje 156 sensible a la sonda diametral. Cuando la sonda diametral 100 se inserta en el orificio 154, las bolas 106 de contacto son presionadas hacia dentro, y en virtud de la superficie esmerilada 116 y de su unión con la varilla alargada 104 a través de los resortes laminares 108 y los tornillos 110, la varilla alargada 104 es empujada hacia arriba como se ilustra con las flechas 158 en una cantidad ilustrada por las flechas 160. El desplazamiento vertical de la varilla alargada 104 puede ser usado por tanto para determinar el diámetro del orificio 154, a lo largo del eje 156 sensible a la sonda diametral.

La figura 2 es un diagrama que ilustra cómo se usa típicamente la sonda diametral 100, para medir el diámetro del hueco del orificio 154. La sonda diametral 100 está comunicativamente acoplada a un dispositivo 202 de lectura a través de un cable 204 de lectura, y el usuario coloca simplemente el cuerpo 102 de la sonda diametral en el orificio 154, empuja hacia abajo y observa la lectura del diámetro en la pantalla 206 del dispositivo 202 de lectura. Sin embargo, como el diámetro del cuerpo 202 de la sonda 100 es menor que el diámetro del orificio 154, la sonda 100 queda sometida al movimiento en dirección de las flechas de ambos lados ilustradas en la figura 2. Como consecuencia, el diámetro del orificio medido queda comprometido. Además, como no hay manera contralada de medir la profundidad o de incluso mantener constante la profundidad de la sonda 100, las mediciones dicen poco sobre el perfil del orificio. Más aún, como el usuario mira simplemente la pantalla 206 y registra el valor del diámetro, no hay disponible más información detallada relativa al perfil del orificio, y no se almacena fácilmente para uso futuro o detección de averías.

La figura 3 es un diagrama que representa un modo de realización de un conjunto 300 de sonda que puede ser utilizado para medir el perfil del orificio 154. El conjunto 300 de sonda comprende la sonda diametral 100, un pie 302 y una sonda 314 de distancia lineal, y un sistema 322 de adquisición de datos. El aparato comprende también miembros 306A -306G de montaje para acoplar interactivamente la sonda diametral 100, el pie 302 y la sonda 314 de distancia lineal conjuntamente, con las relaciones espaciales apropiadas.

Como se ha descrito anteriormente, la sonda diametral 100 genera datos del diámetro medido del hueco a lo largo del eje sensible 156.

El pie 302 posiciona el eje 156 sensible a la sonda diametral en un plano que es paralelo al orificio 154 (o la sonda diametral 100 perpendicular a la superficie 152, a través de la cual se extiende el orificio 154) , impidiendo así o minimizando el movimiento... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (300) para medir el diámetro del hueco de un orificio en función de la profundidad del orificio, que comprende:

una sonda diametral (100) , para generar primeros datos del diámetro del hueco medido a lo largo de un eje sensible a la sonda diametral;

un pie (302) dispuesto para colocarse enrasado con la superficie que rodea al orificio, teniendo por objeto el pie el posicionamiento del eje sensible a la sonda diametral en un plano sustancialmente paralelo a la superficie a través de la cual se extiende el orificio;

una sonda (314) de distancia lineal, acoplada a la sonda diametral, para medir la posición del pie con respecto a la sonda diametral, para generar los primeros datos de la profundidad medida, que describen la profundidad del eje sensible a la sonda diametral dentro del orificio; y un sistema (322) de adquisición de datos para registrar los primeros datos del diámetro del hueco medido desde la sonda diametral, y los primeros datos de la profundidad medida desde la sonda de distancia lineal de una inserción de la sonda diametral en el orificio.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que el sistema de adquisición de datos está dispuesto además para registrar los segundos datos del diámetro del hueco medido desde la sonda diametral, y los segundos datos de la profundidad medida desde la sonda de distancia lineal, durante una subsiguiente extracción de la sonda diametral desde el orificio.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el que la sonda diametral está dispuesta también para ser girada alrededor de un eje perpendicular al eje sensible a la sonda, antes de la extracción de la sonda diametral desde el orificio.

4. El aparato de la reivindicación 3, en el que se indexan los primeros datos del diámetro del hueco medido con los primeros datos de la profundidad medida.

5. El aparato de la reivindicación 3, en el que el sistema de adquisición de datos está dispuesto además para registrar el primer diámetro del hueco medido en un momento determinado por los primeros datos de la profundidad medida.

6. El aparato de la reivindicación 2, en el que el sistema de adquisición de datos está dispuesto además para almacenar los segundos datos del diámetro del hueco medido y los segundos datos de la profundidad medida, a partir de los primeros datos del diámetro del hueco medido y los primeros datos de la profundidad medida.

7. El aparato de la reivindicación 1, en el que:

la sonda diametral es una entre una pluralidad de sondas diametrales intercambiables que tienen características del cabezal del calibrador diferentes; y el sistema de adquisición de datos está dispuesto también para leer un identificador de las sondas diametrales intercambiables.

8. Un método para medir el diámetro del hueco de un orificio en función de la profundidad del orificio, que comprende los pasos de:

posicionar (402) un eje sensible de un conjunto (300) de sonda en un plano sustancialmente paralelo a la superficie a través de la cual se extiende el orificio, donde el conjunto de sonda comprende:

una sonda diametral (100) , para generar primeros datos del diámetro del hueco medido a lo largo del eje sensible;

un pie (302) dispuesto para colocarse enrasado con la superficie que rodea al orificio; y una sonda (314) de distancia lineal, acoplada a la sonda diametral, para medir la posición del pie con respecto a la sonda diametral, para generar los primeros datos de la profundidad medida, que describen la profundidad del eje sensible dentro del orificio;

insertar (406) el conjunto de sonda en el orificio mientras se registran los primeros datos del diámetro del hueco medido desde la sonda diametral, y los primeros datos de la profundidad medida desde la sonda de distancia lineal.

9. El método de la reivindicación 8, que comprende además el paso de:

extraer (414) el conjunto de sonda desde el orificio, mientras se registran también los segundos datos del diámetro 7

del hueco medido desde la sonda diametral, y los segundos datos de la profundidad medida desde la sonda de distancia lineal.

10. El método de la reivindicación 9, en el que se gira la sonda diametral alrededor de un eje perpendicular al eje sensible, antes de la extracción de la sonda diametral desde el orificio.

11. El método de la reivindicación 9, que comprende además el paso de:

almacenar (416) los segundos datos del diámetro del hueco medido, y los segundos datos de la profundidad medida, independientemente de los primeros datos del diámetro del hueco medido y de los primeros datos de la profundidad medida.