BRPI0822696B1

BRPI0822696B1 - Bancada de máquina para uma máquina de medição coordenada.

Info

Publication number: BRPI0822696B1
Application number: BRPI0822696-2A
Authority: BR
Inventors: Alberto Tarizzo
Original assignee: Hexagon Metrology S.P.A.
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2019-04-30
Also published as: BRPI0822696B8; EP2283303A1; KR20110050589A; US20110296701A1; US8739420B2; KR101496702B1; EP2283303B1; TW200951402A; CN102084211B; WO2009139014A1; CN102084211A; TWI473966B; BRPI0822696A2

Abstract

bancada de máquina para uma máquina de medição coordenada uma máquina de medição coordenada ( 1) compreendendo uma bancada de máquina (2) provida com guias ao longo de um primeiro eixo, e uma unidade móvel ( 4) compreendendo ao menos um carro principal ( 5) móvel ao longo dos guias (16a, 16b, 16c); a bancada de máquina (2) compreende uma armação metálica perimetral fechada ( 15) provida com guias (16a, 16b, 16c) e uma mesa de trabalho (17) alojada dentro da armação (15); a mesa de trabalho (17) e a armação (15) são constringidas uma contra a outra pelos meios de limitação (35) que desacoplam as suas deformações.

Description

BANCADA DE MÁQUINA PARA UMA MÁQUINA DE MEDIÇÃO COORDENADA

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção se refere a uma máquina de medição coordenada.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

Como sabido, as máquinas de medição coordenadas geralmente compreendem uma bancada de máquina projetada para sustentar a peça a ser medida e uma unidade móvel para mover um sensor de medição com relação à bancada de máquina.

Mais particularmente, a unidade móvel compreende geralmente um primeiro carro que é móvel sobre a bancada de máquina ao longo de guias paralelos a um primeiro eixo, um segundo carro carregado pelo primeiro carro e móvel ao longo de um segundo eixo ortogonal ao primeiro eixo, e um terceiro carro carregado pelo segundo carro e móvel com relação ao mesmo ao longo de um terceiro eixo ortogonal aos primeiros dois eixos. O sensor de medição é carregado pelo terceiro carro.

Nas máquinas do tipo descrito resumidamente acima, a bancada de máquina é feita normalmente de granito, e tem a finalidade dupla de sustentar a peça e definir os guias do primeiro carro.

Isso acarreta diferentes empecilhos.

Em primeiro lugar, o posicionamento da peça sobre a bancada de máquina, particularmente no caso onde o peso da peça é considerável, leva a uma deformação da própria bancada de máquina, o que causa uma deformação dos guias e assim induz a erros de medição.

Além disso, o movimento dos carros da unidade

2/11 móvel ao longo dos guias, e particularmente do carro principal, induz deformações na bancada de máquina e assim altera a posição da peça. Isso, assim, determina erros adicionais de medição.

Outros empecilhos relacionados ao uso de bancadas de máquina feitas de granito são representados pelo custo, pelo peso, e peça dificuldade de fornecimento do granito em um curto espaço de tempo.

Para resolver ao menos parcialmente os problemas vinculados ao peso da peça, foram propostas soluções nas quais a bancada de granito é desacoplada das estruturas de suporte.

É ilustrada em WO 89/03505 uma máquina de medição compreendendo uma base de metal carregando os guias para a unidade móvel, e nela se apoiando existe uma mesa de trabalho feita de granito.

Ê ilustrada no documento GB-A-2080954 uma máquina de medição na qual uma mesa de trabalho feita de material duro é restrita a uma base de metal subjacente provida com guias para a unidade móvel por intermédio de elementos de posicionamento sem folga e de modo a não transmitir tensões.

Ambas as soluções descritas acima de uma bancada de máquina exigem estruturas complexas e dispendiosas e, em qualquer um dos casos, utiliza uma mesa de granito com todos os empecilhos que isso acarreta.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

O objetivo da presente invenção é o de prover uma máquina de medição coordenada que esteja livre dos empecilhos vinculados à técnica anterior e discutidos

3/11 acima.

A finalidade anteriormente mencionada é atingida por uma máquina de medição coordenada de acordo com a reivindicação 1.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para um melhor entendimento da presente invenção descrita por intermédio de exemplo não limitador no que se segue, estão algumas modalidades preferidas, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma máquina de medição coordenada de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma bancada da máquina da Figura 1, com partes removidas para clareza;

A Figura 3 é uma vista em perspectiva a partir de baixo da bancada de máquina da Figura 2;

	A	Figura 4	é uma vista	plana	esquemática	da
bancada	de í	máquina da Figura 2;
	A	Figura 5 é	uma seção transversal de acordo	com
a linha	V-V	da Figura 4	7
	A	Figura 6	é uma vista	plana	esquemática	da
bancada	de	máquina de	uma segunda	modalidade da presente

invenção;

Ά Figura	7 é uma seção	transversal	de	acordo com
a linha VII-VII da	Figura 6;
A Figura	8 é uma seção	transversal	de	acordo com

a linha VIII-VIII da Figura 6;

A Figura 9 é uma seção transversal, similar àquela da Figura 5, de uma bancada de máquina de uma

4/11 terceira modalidade da invenção;

A Figura 10 é uma vista em perspectiva e em seção transversal parcial de um detalhe da Figura 9; e

A Figura 11 é uma seção transversal, similar àquela da Figura 5, de uma bancada de máquina de uma quarta modalidade da invenção.

MELHOR MODO PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

Com referência à Figura 1, é designada como um todo pelo numeral 1 uma máquina de medição de ponte.

A máquina 1 compreende uma bancada de máquina 2 provida com uma superfície de trabalho horizontal 3 projetada para sustentar um objeto a ser medido (não ilustrado) , e uma unidade 4 que é móvel com relação à bancada de máquina 2 de acordo com os eixos de coordenadas.

A unidade 4 compreende um carro de ponte principal 5 (no que se segue, por razões de brevidade, referido como ponte 5), que é móvel com relação à bancada de máquina 2 ao longo de um eixo horizontal Y. A ponte 5 é provida com um par de montantes 6 e 7 e um elemento transversal 8 que se estende entre os montantes, 6 e 7, em uma direção paralela a um eixo horizontal X perpendicular ao eixo Y.

A unidade 4 adicionalmente compreende um carro secundário 9, carregado pelo elemento transversal 8 e móvel sobre o próprio elemento transversal ao longo do eixo X, e uma coluna de medição 10, carregada pelo carro 9 e móvel com relação a ele ao longo de um eixo vertical Z ortogonal aos eixos X e Y.

Montado em uma extremidade inferior da coluna 10 está um elemento de sonda (não ilustrado), possivelmente

5/11 por intermédio de um dispositivo de articulação de dois eixos (também não ilustrado).

A ponte 5, o carro 9, e a coluna 10 são móveis sob o controle de motores elétricos respectivos (não ilustrados) , os quais por sua vez são controlados por uma unidade de medição e controle (não ilustrada). Essa última é conectada aos transdutores de posição (não ilustrados) associados aos eixos de máquina e ao elemento de sonda de modo a receber a partir desse último os sinais de habilitação para aquisição das coordenadas instantâneas dos eixos de máquina.

A bancada de máquina 2 é ilustrada em maior detalhe nas Figuras 2 e 3.

A bancada de máquina 2 compreende basicamente uma armação metálica retangular 15 definindo guias 16a, 16b, 16c para a ponte 5 paralela ao eixo Y, e uma mesa de trabalho 17 feita convenientemente de concreto, alojada dentro da armação 15.

Mais especificamente, a armação 15 compreende um par de elementos de seção longitudinal 18, 19 paralelos ao eixo Y e um par de elementos de seção transversal 20, 21 paralelos ao eixo X.

Os elementos de seção 18, 19, 20, 21 são conectados entre si nas bordas da armação 15 por intermédio de conjuntos de conexão 22 de um tipo convencional, compreendendo, por exemplo, chapas de reforço 23 e parafusos de conexão 24.

Os elementos de seção 19, 20 e 21 têm convenientemente uma seção I. 0 elemento de seção 18 tem convenientemente uma seção transversal retangular oca e

6/11 carrega um guia superior 16a e um guia lateral 16b; o terceiro guia 16c é carregado no topo pelo elemento de seção 19.

A mesa de trabalho 17 é alojada com folga lateral dentro da armação 15 e é convenientemente revestida por uma camada superior 17a de granito definindo a superfície de trabalho 3 da máquina de medição 1.

A armação 15 e a mesa de trabalho 17 são sustentadas por três suportes comuns 25, 26, 27, dois dos quais são arranjados nas proximidades das extremidades do elemento de seção 18, e um no meio do elemento de seção 19.

Conforme claramente ilustrado na Figura 5, os suportes 25, 26, 27 compreendem individualmente um pé de apoio 28 e um descanso 29 fixado no pé de apoio 28 por intermédio de um suporte de amortecimento de vibração 30.

O descanso 29 observado em uma direção paralela ao eixo Y é formado substancialmente em L, com um lado horizontal 33 tendo uma extremidade fixada ao pé de apoio 28 e um lado vertical 34 se estendendo para cima a partir de uma extremidade oposta do lado horizontal 33.

A armação 15 é fixada rigidamente aos lados verticais 34 dos descansos 29.

A mesa de trabalho 17 é sustentada sobre os lados horizontais 33 dos descansos 29 por intermédio de meio de limitação 35 projetado para desacoplar as deformações da mesa de trabalho 17 a partir daquelas da armação 15.

Teoricamente,	para obter	um	desacoplamento
perfeito entre a mesa	de trabalho	17	e a	armação 15, é
necessário que o meio	de limitação	35	seja	determinado de

forma estática. Na prática, se as translações relativas

7/11 entre a mesa de trabalho 17 e a armação 15 podem ser consideradas insignificantes, o meio de limitação 35 pode ser estaticamente indeterminado, por exemplo, conforme ilustrado na Figura 5 e descrito em maior detalhe no que se segue, desde que eles possibilitem ao menos rotações relativas.

Com referência ao detalhe ampliado da Figura 5, cada um dos meios de limitação 35 pode ser constituído, por exemplo, por uma superfície esférica convexa 44 fixa com relação a um descanso respectivo e por intermédio de uma superfície esférica côncava 45, fixa com relação à mesa de trabalho 17 e tendo um raio de curvatura maior do que aquele da superfície esférica convexa 44. Assim se impede qualquer translação relativa, mas não rotação relativa.

A superfície esférica convexa 44 é definida convenientemente por uma superfície terminal superior de um pilar 46 fixado no descanso 29, preferivelmente de uma forma axialmente ajustável em uma direção vertical.

No caso onde as translações relativas não podem ser consideradas insignificantes, ê necessário prover um sistema estaticamente determinado de limitação.

Em geral, um sistema estaticamente determinado de restrições é tal que se ele eliminar todos e apenas os seis graus de liberdade de movimento relativo entre a mesa de trabalho 17 e armação 15. Para eliminar os seis graus de liberdade, em geral três restrições devem ser usadas: uma limitação elimina três graus de liberdade, a segunda limitação elimina dois graus de liberdade, e a terceira elimina os restantes graus de liberdade.

Exemplos de restrições estaticamente determinadas

8/11 serão fornecidos a seguir, com referência às modalidades descritas nas Figuras 6 a 11.

É ilustrada nas Figuras 6, 7, 8 uma segunda modalidade da bancada de máquina 2.

A bancada de máquina 2 compreende ainda outra armação metálica retangular 15. Contudo, nesse caso a mesa de trabalho 17 é constituída de uma porção superior integral de uma base 36 feita de concreto tendo uma função também de sustentar a armação 15.

A base 36 tem na realidade um par de flanges laterais inferiores 37, 38 arranjados sob os elementos de seção 18, 19, respectivamente.

Dispostos entre os flanges 37, 38 e os elementos de seção respectivos 18, 19 estão meios de limitação 35 de um tipo estaticamente determinado.

De acordo com essa modalidade, o meio de limitação compreende uma primeira limitação articulada 39 arranjada na vertical do suporte 25, uma segunda limitação deslizante 40 na vertical do suporte 26, e uma terceira limitação de apoio simples 41, arranjada na vertical do suporte 27.

A primeira limitação 39 pode ser definida, por exemplo, por uma superfície esférica convexa 44 fixa com relação à base 36, e por uma superfície esférica côncava 45, fixa com relação ao elemento de seção 18 da armação 15 e tendo um raio de curvatura maior do que aquele da superfície esférica convexa 44. Essa última é definida convenientemente por uma superfície terminal superior de um pilar 46 fixado na base 36, preferivelmente de uma forma axialmente ajustável em uma direção vertical. Essa

9/11 limitação elimina três graus de liberdade de translação, mas possibilita rotações relativas.

A segunda limitação 40 pode ser definida, por exemplo, por uma superfície esférica 47 cooperando com uma ranhura 48 feita sob os elementos de seção 18 da armação 15. A ranhura 48 tem uma seção transversal côncava no formato de V e se estende paralela ao eixo Y. Essa limitação elimina dois graus de liberdade à medida que ela impede qualquer translação nas direções paralelas aos eixos X e Z.

A terceira limitação 41 pode ser definida por uma superfície esférica 49, fixa com relação à base 36, na qual se apoiam os elementos de seção 19 da armação 15. Essa limitação impede exatamente a translação vertical.

Todas as limitações descritas acima são unidirecionais com relação às translações em uma direção vertical; isso é suficiente à medida que o peso da mesa de trabalho impede qualquer translação relativa na direção de desprendimento entre as superfícies esféricas.

As superfícies esféricas 47, 49 são definidas convenientemente por superfícies terminais superiores respectivas dos pilares 46 fixados na base 36, preferivelmente de uma forma axialmente ajustável em uma direção vertical.

As Figuras 9 e 10, ilustram uma variante da bancada de máquina 2 da Figura 5 na qual os descansos 2 9 são constituídos por placas planas 50, a primeira limitação é constituída de uma articulação com eixo horizontal paralelo ao eixo Y; e a terceira limitação 41 é de um tipo

Cardan; isto é, ela possibilita a rotação relativa em torno

10/11 do eixo X e do eixo Y e a translação relativa com relação aos eixos.

A segunda limitação 40, não ilustrada em detalhe, pode ser constituída nesse caso por um único apoio.

A Figura 11 ilustra uma variante adicional da solução da Figura 5, na qual os descansos 29 são integrais à armação 15.

A partir de um exame das características da máquina 1 construída de acordo com a presente invenção, as vantagens que ela possibilita que sejam obtidas, são evidentes.

Em primeiro lugar, as deformações dos guias devido à carga variável exercida pela unidade móvel à medida que varia a sua posição e aquelas das bancada de máquina devido ao peso da peça a ser medida, são

desacopladas	graças	à estrutura	composta	da	bancada de
máquina.
0	desacoplamento entre	a função	de	guia e a
função de suporte da	peça possibilita que o	uso	de grandes

superfícies de granito, que são dispendiosos e difíceis de encontrar, seja evitado.

Como a estabilidade dimensional não é exigida em relação ao tempo, mas apenas no ciclo de medição, a mesa de trabalho (ou a base no caso da solução das Figuras 6 a 8) pode ser feita ao menos de forma predominante (isto é, exceto por uma possível camada de revestimento superior) de um material tal como concreto ou outro material não metálico que possa ser despejado, por exemplo, uma resina termoplástica contendo cargas apropriadas; e uma armação 15 pode ser feita de trabalho estrutural de metal.

11/11

O custo total da bancada de máquina consequentemente é muito inferior, e o peso é reduzido.

Finalmente, é evidente que modificações e alterações podem ser feitas na máquina 1 descrita, sem que 5 isso implique em qualquer afastamento da esfera de proteção das reivindicações. Particularmente, a máquina 1 pode ser de qualquer outro tipo, em vez do tipo de ponte. Particularmente, a máquina 1 pode ser do tipo de braço horizontal; isto é, ela compreende um carro principal na 10 forma de uma coluna que é móvel ao longo de um eixo longitudinal da bancada de máquina, e um carro secundário que é móvel verticalmente ao longo da coluna, e um braço de medição horizontal que é móvel axialmente ao longo de um eixo dele próprio perpendicular ao eixo longitudinal da 15 bancada de máquina.

Além disso, a armação 15 pode ser feita com uma pluralidade de vidas feitas de material composto ou de pedra, em vez dos elementos de seção metálica.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Máquina de medição coordenada (1) compreendendo uma bancada de máquina (2) definindo meios de guia (16a, 16b, 16c) ao longo de um primeiro eixo Y, e uma unidade móvel (4) compreendendo pelo menos um carro principal (5) móvel ao longo dos meios de guia (16a, 16b, 16c), a bancada de máquina (2) caracterizada por compreender

- uma armação perimetral fechada (15) constituída de um par de barras de seção metálica longitudinal (18, 19) paralelas ao primeiro eixo Y e um par de barras de seção metálica transversal (202, 21) paralelas a um segundo eixo X, os meios de guia (16a, 16b, 16c) sendo acoplados às barras de seção metálica longitudinal (18, 19);

- uma mesa de trabalho (17) feita ao menos predominantemente de um material não metálico despejável e alojada ao menos parcialmente dentro da armação (15),

- a mesa de trabalho ( constringidas mutuamente limitação (35, 39, 40, deformações.
2. Máquina, de caracterizada pelo fato de

7), e a armação (15), sendo por intermédio de meios de

41) que desacoplam as suas acordo com a reivindicação 1, que os meios de limitação (35,

39, 40, 41) são determinados estaticamente.
3. Máquina, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que os meios de limitação compreendem uma primeira limitação (39) que elimina três graus de liberdade, uma segunda limitação (40) que elimina dois graus de liberdade, e uma terceira limitação (41) que elimina um grau de liberdade.

Petição 870180160778, de 10/12/2018, pág. 10/12

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4. Máquina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender um sistema de limitação estaticamente indeterminada que elimina os graus de liberdade de translação em que as translações entre a mesa de trabalho e a armação após as deformações são insignificantes.
5. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que a mesa de trabalho (17) é feita ao menos predominantemente de um material não metálico despejável.
6. Máquina, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o material é concreto.
7. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que a armação perimetral (15) tem um formato retangular, e é constituído de uma pluralidade de elementos de viga (18, 19, 20, 21) conectados rigidamente entre si.
8. Máquina, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os elementos de viga (18, 19, 20, 21) são elementos perfilados de metal.
9. Máquina, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os elementos de viga são feitos de material de pedra.
10. Máquina, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os elementos de viga são feitos de um material composto.

11. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizada pelo fato de que a mesa de trabalho (17 ) é

sustentada por intermédio do meio de limitação (35) pelos

Petição 870180160778, de 10/12/2018, pág. 11/12

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descansos de suporte ( 29) fixados rigidamente à armação (15) . 12. Máquina, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que os descansos ( 29) são 5 integrais à armação (15; ). 13. Máquina, de acordo com qualquer uma das

reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que a mesa de trabalho (17) é constituída de uma porção integral superior de uma base (36), a armação (15) 10 sendo sustentada por uma porção de suporte (37, 38) da base por intermédio do meio de limitação (39, 40, 41).
14. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caracterizada por compreender uma camada superior (17a) 15 feita de um segundo material e definindo uma superfície de trabalho (3) da máquina (1).
15. Máquina, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o segundo material é granito.