Sonda de contacto y método de verificación correspondiente con minimización del ruido térmico y eléctrico.

Sonda de contacto (1; 1'; 1"; 1'") para verificar la posición o dimensiones de una pieza (13) en máquinas herramientas o máquinas de medición,

incluyendo

- un marco soporte (2) con

- una carcasa de protección (3) y

- un área de apoyo y localización (7),

- un conjunto de brazo móvil (5) que se aloja parcialmente en la carcasa de protección (3) e incluye un brazo (9) que lleva un palpador (11) adaptado para contactar la pieza (13) que hay que verificar,

- un dispositivo de empuje (15) dispuesto entre el marco soporte (2) y el conjunto de brazo móvil (5) para empujar el conjunto de brazo móvil (5) contra el área de apoyo y localización (7),

- un sistema de restricción y posicionamiento (17) entre el conjunto de brazo móvil (5) y el marco soporte (2) en el área de apoyo y localización (7),

- un dispositivo de detección (23) con un transductor piezoeléctrico laminar (25) conectado al marco soporte (2) y adaptado para proporcionar una señal de fuerza (M) a consecuencia de una fuerza aplicada al palpador (11), y

- unos medios de procesado (30) conectados al dispositivo de detección (23) y adaptados para procesar dicha señal de fuerza (M), para comparar esta última con un valor umbral (S), y para proporcionar una señal de contacto (T) indicativa del contacto que ha tenido lugar entre el palpador (11) y la pieza (13) que debe verificarse, caracterizados porque

los medios de procesado (30) incluyen un sistema de procesado (55) adaptado para proporcionar un valor medio de una pluralidad de valores detectados de dicha señal de fuerza (M), estando dicho valor medio dinámicamente calculado a medida que los valores detectados se van recogiendo, y como consecuencia varía dinámicamente dicho valor umbral (S).

Sonda de contacto y método de verificación correspondiente con minimización del ruido térmico y eléctrico Campo técnico

La presente invención se refiere a una sonda de contacto para la verificación de la posición o dimensiones de una pieza en máquinas herramienta o máquinas de medición, la cual sonda incluye un marco soporte con una carcasa protectora y un área de apoyo y localización, un conjunto de brazo móvil que está parcialmente alojado en la carcasa protectora e incluye un brazo que lleva un palpador adaptado para contactar con la pieza que hay que verificar, un dispositivo de empuje dispuesto entre el marco soporte y el conjunto de brazo móvil para empujar el conjunto de brazo móvil contra el área de apoyo y localización, un sistema de restricción y posicionamiento entre el conjunto móvil de brazo y el marco soporte en el área de apoyo y localización, un dispositivo de detección con un transductor piezoeléctrico laminar conectado al marco soporte y adaptado para proporcionar una señal de fuerza como consecuencia de una fuerza aplicada al palpador, y unos medios de procesado conectados al dispositivo de detección y adaptados para procesar dicha señal de fuerza, para comparar esta última con un valor umbral, y proporcionar una señal de contacto indicativa del contacto que ha tenido lugar entre el palpador y la pieza que hay que verificar.

La presente invención se refiere también a un método para verificar la posición o dimensiones de una pieza de la máquina herramienta o máquinas de medición con una sonda de contacto que incluye un marco soporte con una carcasa protectora, un conjunto de brazo móvil el cual está parcialmente alojado en la carcasa de protección e incluye un brazo que lleva un palpador adaptado para contactar con la pieza que hay que verificar, un dispositivo de empuje dispuesto entre el marco soporte y el conjunto de brazo móvil, y un dispositivo de detección con un transductor laminar piezoeléctrico que está conectado con el marco soporte y adaptado para proporcionar una señal de fuerza como consecuencia de una fuerza aplicada al palpador, e incluyendo dicho método el paso de efectuar una comparación entre la señal de fuerza y un valor umbral y para proporcionar una señal de contacto indicativa del contacto que ha tenido lugar entre el palpador y la pieza que hay que verificar.

Antecedentes de la técnica

Las sondas de contacto con conjuntos de brazos móviles que llevan palpadores, se emplean en máquinas de medición de coordenadas y en máquinas-herramienta, en particular en centros de mecanizado y tornos, para la verificación de piezas que han sido o han de ser mecanizadas, herramientas, mesas de máquinas, etc.. En cada una de dichas sondas, el contacto entre el palpador y, por ejemplo, una pieza mecánica es señalado mediante dispositivos adecuados que detectan ciertos movimientos del conjunto de brazo móvil con respecto a la carcasa y controlan la lectura de los transductores asociados a los cursores de la máquina, proporcionando los transductores valores de la medición con respecto a la posición u origen de referencia.

Un dispositivo de detección y señalización de una sonda, como la sonda descrita en la patente n° US-A-529936, puede incluir un circuito eléctrico y por lo menos un interruptor asociado accionado mecánicamente como consecuencia de los desplazamientos que tienen lugar entre el brazo móvil y la carcasa y que ocasiona el cierre, o con más frecuencia, la apertura del circuito.

Se conocen otras sondas con dispositivos de detección incluyendo circuitos eléctricos colocados en el soporte y sistemas de posicionamiento, como por ejemplo, a partir de la patente n° US-A-4153998.

Otros tipos de sondas de contacto pueden incluir dispositivos de detección de muy diferente tipo y disposición, entre ellos transductores de deformación o piezoeléctricos. Las publicaciones de las patentes n° US-A-3945124, US-A- 4177568, GB-A-249198, US-A- 4462162 y US-A-4972594, muestran sondas de este tipo.

Entre ellas, la patente n° US-A-4972594 muestra una sonda con un conjunto de brazo que incluye brazos y palpadores y está conectado a un marco fijo de una manera móvil. En particular, el conjunto de brazo está acoplado mediante un soporte intermedio a unos pilares mecánicos de referencia. La sonda incluye dos dispositivos de detección: un transductor piezoeléctrico de forma laminar que genera una señal después de que uno de los palpadores ha contactado con la pieza mecánica que hay que verificar, y un circuito eléctrico se cierra por contacto con los pilares mecánicos de referencia mencionados más arriba. Para evitar una falsa señalización del transductor piezoeléctrico, el cual es particularmente sensible a las vibraciones u otros ruidos y variaciones térmicas, la señal de dicho transductor piezoeléctrico se considera como indicativa del contacto que ha tenido lugar realmente entre el palpador y la pieza mecánica, solamente si dicho contacto se confirma con un cierto retraso mediante la apertura del circuito eléctrico causada por el movimiento del conjunto del brazo y la consecuente separación entre los pilares mecánicos. Este procedimiento para asegurar la inmunidad a los ruidos de diferentes tipos puede causar problemas debido al retraso necesario introducido en la detección del contacto. Dichos problemas incluso aumentan cuando no es posible controlar completamente la velocidad de cierre establecida por los ciclos de la máquina, entre la sonda y la pieza que hay que verificar.

El transductor piezoeléctrico es, como ya se ha mencionado, termosensible, es decir sensible a las variaciones térmicas, y cuando tienen lugar cambios de temperatura, pueden generarse señales eléctricas que pueden causar falsas señales de contacto.

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es el de implementar sondas de contacto y un método en relación a las mismas, que sea particularmente de confianza y substancialmente inmune a errores debidos a los ruidos del medio ambiente y a las variaciones térmicas.

Este y otros objetivos y ventajas se logran mediante sondas de contacto de acuerdo con la presente invención como se ha definido en la reivindicación 1, y mediante un método de acuerdo con la reivindicación 4.

Una sonda de contacto de acuerdo con la presente invención incluye un marco soporte con una carcasa de protección y un área de apoyo y localización para un conjunto de brazo móvil con un brazo y un palpador. El conjunto de brazo móvil es empujado contra el marco soporte en una posición definida en el área de apoyo y localización mediante un sistema de restricción y posicionamiento con un sistema isostático de reposo, que incluye, por ejemplo, asientos en forma de V en tres áreas de soporte, y elementos radiales asociados en el conjunto de brazo móvil. Un dispositivo de detección incluye un transductor piezoeléctrico laminar, hecho de preferencia de fluoruro de polivinilideno, el cual está conectado al marco soporte en el área de apoyo y localización. Elementos electrónicos para acondicionamiento de la señal conectados al marco soporte y conectados eléctricamente al dispositivo de detección, incluyen unos medios de procesado para obtener una señal de fuerza y, después de una comparación con el valor umbral, proporcionar una señal de contacto indicativa del contacto ocurrido entre el palpador y la pieza que hay que verificar. Un sistema de procesado dinámico, varía el valor del umbral en función de la media de los valores más recientes de la señal de fuerza detectada. Los medios de procesado incluyen amplificadores del diferencial de carga conectados al dispositivo de detección, más específicamente a los terminales colocados en ambos lados del transductor piezoeléctrico laminar. De acuerdo con una precedente versión de la invención, el dispositivo de detección incluye tres sectores sensibles, cada uno de los cuales está eléctricamente conectado a un diferente amplificador de la carga.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe a continuación con referencia a las hojas anexas de los dibujos dados a título de ejemplo no limitativo, en donde:

la figura 1 es una sección longitudinal simplificada de una sonda de contacto de acuerdo con la invención, la figura 2A es una vista en perspectiva de un componente de la sonda de contacto de la figura 1, mostrado a escala ampliada con respecto a la figura 1,

las figuras 2B y 2C son vistas en perspectiva, con despiece del componente de la figura 2A desde dos ángulos diferentes,

la figura 3 es un diagrama esquemático de un circuito de los medios de procesado con componentes de la sonda de contacto de la figura 1,

la figura 4 es un diagrama esquemático... [Seguir leyendo]

1. Sonda de contacto (1; 1'; 1"; 1"') para verificar la posición o dimensiones de una pieza (13) en máquinas herramientas o máquinas de medición, incluyendo

- un marco soporte (2) con

- una carcasa de protección (3) y

- un área de apoyo y localización (7),

- un conjunto de brazo móvil (5) que se aloja parcialmente en la carcasa de protección (3) e incluye un brazo (9) que lleva un palpador (11) adaptado para contactar la pieza (13) que hay que verificar,

- un dispositivo de empuje (15) dispuesto entre el marco soporte (2) y el conjunto de brazo móvil (5) para empujar el conjunto de brazo móvil (5) contra el área de apoyo y localización (7),

- un sistema de restricción y posicionamiento (17) entre el conjunto de brazo móvil (5) y el marco soporte (2) en el área de apoyo y localización (7),

- un dispositivo de detección (23) con un transductor piezoeléctrico laminar (25) conectado al marco soporte (2) y adaptado para proporcionar una señal de fuerza (M) a consecuencia de una fuerza aplicada al palpador (11), y

- unos medios de procesado (3) conectados al dispositivo de detección (23) y adaptados para procesar dicha señal de fuerza (M), para comparar esta última con un valor umbral (S), y para proporcionar una señal de contacto (T) indicativa del contacto que ha tenido lugar entre el palpador (11) y la pieza (13) que debe verificarse, caracterizados porque

los medios de procesado (3) incluyen un sistema de procesado (55) adaptado para proporcionar un valor medio de una pluralidad de valores detectados de dicha señal de fuerza (M), estando dicho valor medio dinámicamente calculado a medida que los valores detectados se van recogiendo, y como consecuencia varía dinámicamente dicho valor umbral (S).

2. Sonda de contacto (1; 1'; 1"; 1"') de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho sistema de procesado (55) incluye unas unidades de procesado (5, 51, 52) adaptadas para proporcionar dicho valor medio de una pluralidad de valores detectados de dicha señal de fuerza (M) como un valor promedio de los valores más recientes de dicha señal de fuerza (M) detectados, de acuerdo con una secuencia del tipo FIFO.

3. Sonda de contacto (1; 1'; 1"; 1"') de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, con unos elementos electrónicos de condicionamiento de la señal (3) conectados al marco soporte (2) e incluyendo dicho medio de procesado.

4. Método para verificar la posición o dimensiones de una pieza (13) en máquinas herramientas o máquinas de medición con una sonda de contacto (1; 1'; 1"; 1"') que incluye un marco soporte (2) con una carcasa de protección (3), un conjunto de brazo móvil (5) que está parcialmente alojado en la carcasa de protección (3) e incluye un brazo (9) que lleva un palpador (11) adaptado para conectar la pieza (13) que hay que verificar, un dispositivo de empuje (15) dispuesto entre el marco soporte (2) y el conjunto de brazo móvil (5) y un dispositivo de detección (23) con un transductor piezoeléctrico laminar (25) que está conectado al marco soporte (2) y adaptado para proporcionar una señal de fuerza (M) a consecuencia de una fuerza aplicada al palpador (11), Incluyendo dicho método el paso de efectuar una comparación entre la señal de fuerza (M) y un valor umbral (S) y proporcionar una señal de contacto (T) Indicativa del contacto que ha tenido lugar entre el palpador (11) y la pieza (13) que debe verificarse, estando dicho método caracterizado porque dicho valor umbral varia dinámicamente en función del valor medio de una pluralidad de valores detectados de dicha señal de fuerza (M), estando dicho valor medio dinámicamente calculado a medida que dichos valores detectados son recogidos.

5. Métodos de acuerdo con la reivindicación 4, en donde dicha pluralidad de valores detectados de dicha señal de fuerza (M) incluye una secuencia tipo FIFO de los valores más recientes de dicha señal de fuerza (M) detectados.