ES2319404T3 - Sonda de contacto con dispositivo de transmision y resorte para forzar al dispositivo contra las superficies de guia. - Google Patents
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Abstract
Una sonda de contacto incluyendo: - una caja (1) que define un eje geométrico longitudinal, - un conjunto de brazo móvil (3) alojado en la caja (1), que define un eje de simetría longitudinal, - un brazo (13) rígidamente acoplado al conjunto de brazo móvil (3), con un extremo que se extiende fuera de la caja, - un palpador (15) acoplado a dicho extremo del brazo (13), y - un conmutador eléctrico (31) adaptado para detectar desplazamientos del conjunto de brazo móvil (3) con respecto a la caja (1) e incluyendo - un alojamiento (33), - por lo menos un contacto estacionario (44, 45), - un contacto móvil (51), y - un dispositivo de transmisión mecánica (61) adaptado para trasmitir desplazamientos del conjunto de brazo móvil (3) al contacto móvil (51), el dispositivo de transmisión mecánica incluyendo - un cuerpo mecánico alargado (63) colocado entre el conjunto de brazo móvil (3) y el contacto móvil (51), dispuesto y sustancialmente móvil a lo largo de una dirección longitudinal, y - elementos de guía (69-73, 77) para cooperar con el cuerpo mecánico alargado (63), caracterizada porque los elementos de guía (69-73, 77) incluyen superficies de guía sustancialmente longitudinales (70-72) integrales con dicho alojamiento (33) y un elemento de empuje elástico (73) adaptado para forzar al cuerpo mecánico alargado (63) contra dichas superficies de guía (70-72).
Description
Sonda de contacto con dispositivo de transmisión
y resorte para forzar al dispositivo contra las superficies de
guía.
La invención se refiere a una sonda de contacto
que incluye una caja que define un eje geométrico longitudinal, un
conjunto de brazo móvil alojado en la caja, que define un eje de
simetría longitudinal, un brazo rígidamente acoplado al conjunto de
brazo móvil, con un extremo que se extiende fuera de la caja, un
palpador acoplado a dicho extremo del brazo y un conmutador
eléctrico adaptado para la detección de los desplazamientos del
conjunto de brazo móvil con respecto a la caja y que incluye un
alojamiento, por lo menos un contacto estacionario, un contacto
móvil y un dispositivos de transmisión mecánica adaptado para
trasmitir los desplazamientos del conjunto de brazo móvil al
contacto móvil, el dispositivos de transmisión mecánica incluyendo
un cuerpo mecánico alargado, colocado entre el conjunto de brazo
móvil y el contacto móvil, dispuesto y sustancialmente móvil a lo
largo de una dirección longitudinal y elementos de guía para
cooperar con el cuerpo mecánico alargado.
Las sondas de contacto con conjuntos de brazo
móvil que transportan palpadores se utilizan en las máquinas de
medir por coordenadas y en las máquinas-herramienta,
más específicamente en centros de mecanizado y tornos, para llevar
a cabo verificaciones en piezas mecanizadas o que se van a
mecanizar, en las herramientas, en las bancadas de las máquinas,
etcétera. En cada una de estas sondas, el contacto entre el palpador
y, por ejemplo, una pieza mecánica está supervisado por los
dispositivos adecuados los cuales detectan los desplazamientos
específicos del conjunto de brazo móvil con respecto a una caja y
controlan la lectura de transductores asociados con los carros de
la máquina, que proporcionan valores de la medición con respecto a
una posición de referencia u origen.
Un dispositivo de detección y supervisión de la
sonda puede contemplar la utilización de un circuito eléctrico y
(por lo menos) un conmutador asociado que, accionado de un modo
mecánico como resultado de los desplazamientos que ocurren entre el
brazo móvil y la caja, causa del cierre o, más frecuentemente, la
abertura del circuito.
La patente americana Nº
US-A-5299360 expone sondas según el
preámbulo de la reivindicación 1, cada una de ellas incluyendo un
microconmutador con un vástago provisto de un extremo libre que
coopera con el conjunto de brazo móvil. Más específicamente, en
cada una de dichas sondas, el acoplamiento entre el conjunto de
brazo móvil y la caja estacionaria es tal que, además de los
desplazamientos del palpador en una dirección longitudinal o en una
dirección transversal, ocurre la elevación de una superficie de
apoyo del conjunto de brazo móvil que está cerca del
microconmutador y el consiguiente empuje sobre el vástago, el
desacoplamiento de los contactos y la abertura del circuito
eléctrico.
Una característica extremadamente importante que
se requiere que tengan las sondas de contacto es un elevado
estándar de repetibilidad, es decir, una estrecha correlación entre
posiciones específicas adoptadas por el palpador y la abertura del
circuito eléctrico.
A fin de mejorar dicha característica, la
disposición mutua entre las piezas componentes del conmutador se
define con precisión en tanto en cuanto concierne, entre otras
cosas, a la alineación -a lo largo del eje longitudinal del resorte
de empuje- del contacto móvil, generalmente en forma de bola, y del
vástago. Aunque las sondas expuestas en la patente Nº
US-A-5299360 garantizan una buena
repetibilidad, una alineación absolutamente perfecta entre las
piezas componentes del conmutador sin embargo no es posible. Además,
las variaciones en las posiciones mutuas del vástago y de las otras
piezas componentes del microconmutador debido a juegos en el
sistema de guía longitudinal o a posibles giros del vástago
alrededor de su eje, incluso aunque sean de una entidad
extremadamente pequeña, pueden afectar negativamente a la
repetibilidad de la sonda. Esto es especialmente cierto en
recientes aplicaciones de alta precisión en las cuales se requiere
que los errores de repetibilidad sean particularmente pequeños,
considerablemente inferiores a 1 \mum.
Otros inconvenientes que ocurren en las sondas
conocidas tales como, por ejemplo, aquellas expuestas en la patente
anteriormente mencionada Nº
US-A-5299360, aunque no sólo en esas
sondas, dependen de la fiabilidad de los contactos eléctricos del
microconmutador. De hecho, aunque las sondas están protegidas por
juntas de diversos tipos, no se pueden considerar, en general,
herméticamente cerradas, más particularmente las juntas de caucho
no son completamente herméticas contra el oxígeno ni el vapor de
agua. Estos dos elementos, oxígeno y vapor de agua, juntos o
separadamente, concurren en los procesos de oxidación de los
contactos eléctricos del microconmutador y por lo tanto conducen a
causar funcionamientos defectuosos, que pueden afectar a la
fiabilidad de la sonda. A fin de evitar que ocurran estos procesos
negativos, es conocido utilizar, en el interior del
microconmutador, un fluido lubricante ("aceite") para proteger
los contactos. Sin embargo, aunque la presencia de aceite mejora
considerablemente la fiabilidad de los contactos, puede interferir
con el comportamiento metrológico de la sonda, en particular
afectar negativamente a su repetibilidad. De hecho, el instante en
el que se detecta la abertura de los contactos -que están
alimentados con tensiones muy bajas- puede estar alterado de un
modo imprevisible debido a la presencia de aceite en los
contactos.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar sondas de contacto que, manteniendo la estructura
conocida sustancialmente inalterada y utilizando medios
extremadamente simples y económicos, logre una mejora en el
comportamiento y, en particular, un estándar extremadamente alto de
repetibilidad.
Este objeto se consigue mediante una sonda según
la reivindicación 1.
Una ventaja importante que proporciona la
invención es una mejora efectiva en el comportamiento de las sondas
y por lo tanto un mecanizado más preciso de las piezas controladas
por dichas sondas, utilizando medios extremadamente simples y
económicos.
Otras características aprovechables de la
invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente
descripción detallada cuando se considere conjuntamente con las
hojas adjuntas de dibujos, proporcionados a título de ejemplo no
limitativo, en los que:
la figura 1 es una vista en sección transversal
longitudinal de una sonda de contacto según una forma de realización
preferida de la invención, con algunos detalles representados en
vista frontal;
la figura 2 es una vista en sección transversal
longitudinal a mayor escala de un componente de la sonda
representada en la figura 1; y
la figura 3 muestra el componente de la figura 2
cuando se mira desde abajo y en la dirección indicada por la flecha
III de la figura 2.
La sonda representada en la figura 1 incluye
medios de soporte con una caja 1 -que es hueca, de una forma
sustancialmente cilíndrica y que consta, por ejemplo, de una
pluralidad de partes mutuamente montadas- que define un eje
geométrico longitudinal y un conjunto de brazo móvil 3 alojado y
sostenido en la caja 1. La caja 1 incluye dos áreas de referencia
para el conjunto de brazo móvil, más específicamente un asiento
sustancialmente tronco-cónico 5 y un área de apoyo
7 con una superficie anular plana. A su vez el conjunto de brazo
móvil 3 define un eje longitudinal de simetría e incluye una parte
de referencia central 9, provista sustancialmente de la forma de un
segmento esférico que define una zona esférica, y un reborde de
apoyo 11 con una superficie anular. Un brazo 13 está acoplado al
conjunto de brazo móvil 3 y un palpador 15 está fijado a un extremo
libre del brazo 13.
Un resorte helicoidal 17 tiene sus extremos en
apoyo contra dos superficies planas, integrales con el conjunto de
brazo móvil 3 y la caja 1, respectivamente, y fuerza a la parte de
referencia central 9 contra el asiento 5.
Cuando el conjunto de brazo móvil 3 está en la
condición no operativa de la figura 1, simétricamente dispuesto con
respecto al eje geométrico longitudinal definido por la caja 1, la
zona sustancialmente esférica de la parte central 9 está alojada en
el asiento 5 con un contacto mutuo sustancialmente circular,
mientras la superficie anular del reborde de apoyo 11 está a una
distancia de unos pocos micrómetros del área de apoyo 7 de la caja
1. La existencia de este juego, que no puede ser identificado en la
figura, determina el funcionamiento correcto del cabezal según la
forma de realización descrita, como se esboza detalladamente en la
patente anteriormente mencionada Nº
US-A-5299360, a la cual se puede
hacer referencia para una descripción más detallada.
Se debe indicar que una forma de realización
diferente de la presente invención -que se expondrá más
extensivamente en la siguiente descripción- contempla, en cambio,
que el reborde de apoyo 11 esté -cuando la sonda está en una
condición no operativa- en contacto con el área de apoyo 7 de la
caja 1, forzado por el empuje del resorte 17. En este caso existirá
un juego radial de unos pocos micrómetros entre la parte central 9
del conjunto de brazo móvil 3 y el asiento 5.
Un dispositivo antigiro, adaptado para evitar el
giro del conjunto de brazo móvil 3 alrededor del eje longitudinal
de simetría anteriormente mencionado, incluye un fuelle de metal 19
fijado al conjunto de brazo móvil 3 y a un elemento de acoplamiento
mecánico adecuado, o cubo 20, rígidamente acoplado (por ejemplo
encolado) a la caja 1. El cubo 20 tiene un orificio axial 21 y está
acoplado a la caja 1 de tal modo que define, con las superficies
interiores de la caja 1, una ranura 22 en comunicación con el
interior del fuelle 19.
Dos elementos flexibles de protección y de
cierre hermético 23 y 24 están dispuestos entre el brazo 13 y la
caja 1.
El contacto que ocurre entre el palpador 15 y
una pieza W es detectado, después de completar una determinada
carrera previa en la dirección longitudinal, o, en el caso de
desplazamientos del palpador 15 en la dirección transversal, a un
ángulo determinado entre el eje geométrico de la caja 1 y el eje de
simetría del conjunto de brazo 3, por medio de un dispositivo de
detección que incluye un conmutador eléctrico, o microconmutador
31, rígidamente acoplado a la caja 1 de la sonda, por ejemplo, por
medio de un acoplamiento roscado 32 y una junta tórica (o "anillo
tórico") 30.
El microconmutador 31, también ilustrado en las
figuras 2 y 3, incluye un alojamiento 33 con un taladro pasante
longitudinal que define dos orificios cilíndricos 34 y 35, con
diferente diámetro. Una placa de cierre 37, fabricada a partir de
material aislante, está fijada al alojamiento 33 por medio de
remaches o tornillos 43 y cierra herméticamente -mediante la
compresión en un asiento adecuado de una junta tórica (o "anillo
tórico") 36- un extremo del taladro pasante colocado en el
orificio 34. La placa 37 transporta, en su superficie exterior,
carriles eléctricamente conductores 38 y 39, representados de forma
simplificada en sección transversal en la figura 2.
Un elemento aislante cilíndrico 41, por ejemplo
fabricado a partir de plástico, se inserta en el orificio 34 y se
ajusta en su interior y define un taladro de guía axial 42 que está
por consiguiente colocado en una posición sustancialmente
concéntrica con respecto al eje geométrico longitudinal.
Contactos estacionarios se realizan por medio de
dos barras conductoras cilíndricas 44 y 45, insertadas y también
ajustadas en el interior de asientos transversales mutuamente
paralelos asociados 46 y 47 definidos en parte por el elemento
aislante 41 y en parte por superficies interiores del orificio 34,
con un disco fabricado a partir de material aislante dispuesto
entre ellas, el disco estando representado de forma simplificada por
una línea gruesa e identificado mediante el número de referencia 49
en la figura 2. El disco 49 aísla eléctricamente las barras 44 y 45
del alojamiento 33, el último estando fabricado a partir de material
conductor.
Una bola pequeña 51 fabricada de material
eléctricamente conductor proporciona un contacto móvil y está
alojada, con juego pequeño, en el taladro 42. Un resorte de
compresión 53, también insertado en el taladro 42, fuerza a la bola
pequeña 51 contra las barras 44 y 45. Cuando la bola pequeña 51
entra en contacto con ambas barras 44 y 45, se cierra el
microconmutador 31, mientras que cuando la bola pequeña 51 se
desacopla de por lo menos una de las barras 44 y 45, se abre el
microconmutador 31.
Elementos o hilos eléctricamente conductores, no
representados en los dibujos para favorecer la simplicidad y la
claridad, están alojados en taladros longitudinales 55 (uno está
representado en las figuras) y conectan eléctricamente las barras
44 y 45 a los dos carriles conductores 38 y 39, respectivamente, que
a su vez están acoplados a los plomos de un cable, no representado
en los dibujos, para conectar -por medio posiblemente de
dispositivos de transmisión sin hilos, dispositivos de interfaz,
etcétera- el microconmutador 31 a una unidad conocida de control y
de detección de la medición, no representada tampoco en el
dibujo.
Además, el microconmutador 31 incluye un
accionamiento, o un dispositivo de transmisión mecánica, 61 -para
transmitir al contacto móvil 51 desplazamientos del conjunto de
brazo móvil 3- sustancialmente alojado en el orificio cilíndrico
35. Un cuerpo mecánico alargado 63 del dispositivo de transmisión 61
está dispuesto sustancialmente a lo largo de la dirección
longitudinal e incluye dos extremos de apoyo que sobresalen de los
extremos opuestos del orificio 35, para cooperar, respectivamente,
con la bola pequeña 51 en el orificio 34 y con el extremo de un
pasador de transmisión 25, que es una pieza del conjunto de brazo
móvil 3 y está sustancialmente alineado a lo largo del eje
longitudinal de simetría.
El cuerpo mecánico alargado 63 incluye un
vástago de empuje 65 y un elemento de transmisión 67 con una
superficie sustancialmente esférica, el último estando
integralmente acoplado, por ejemplo encolado, a un extremo del
primero.
El dispositivo de transmisión mecánica 61
también incluye elementos de guía para el cuerpo 63. Más
específicamente, un casquillo 69 -conocido por sí mismo, por
ejemplo fabricado a partir de zafiro- está interiormente fijado al
alojamiento 33, en una parte intermedia de diámetro reducido, entre
los orificios 34 y 35 y contribuye a guiar, con juego limitado,
desplazamientos longitudinales del vástago 65 cerca de la bola
pequeña 51. La superficie interior del orificio 35 define
superficies de guía sustancialmente longitudinales que realizan un
carril 71, dichas superficies, en la forma de realización
representada en las figuras, siendo las laterales de un par de
barras cilíndricas 70 y 72 dispuestas una al lado de la otra,
encoladas en el interior de dicho orificio 35. Las barras
cilíndricas 70 y 72 están fabricadas, por ejemplo, a partir de óxido
de circonio, el cual es un material que, al igual que el zafiro, no
es conductor y tiene características de dureza específicas, un bajo
coeficiente de fricción y una alta resistencia a la corrosión y al
desgaste.
Entre los elementos de guía existe un elemento
de empuje elástico, más específicamente un resorte plano de flexión
73, también alojado en el orificio 35 en una posición opuesta con
respecto a las superficies que definen el carril 71. Más
específicamente, el alojamiento 33 incluye, en la pieza que termina
con el orificio 35, una hendidura longitudinal 75 en donde el
resorte plano 73 está insertado de tal modo que un extremo más largo
74 de dicho resorte 73 se extiende transversalmente fuera de la
hendidura 75 (figura 3). Un elemento de bloqueo anular 76 (por
ejemplo, un elemento elástico) está colocado en un asiento anular
adecuado de la superficie exterior del alojamiento 33 y evita la
caída del resorte plano 73. El resorte plano de flexión 73 coopera
en un lado con el alojamiento 33 (empuje transversal entre el
extremo más largo 74 y las paredes de la hendidura 75) y en el otro
lado con el elemento de transmisión 67 en una parte sustancialmente
plana 77 de su superficie -por lo demás de forma esférica- del
último elemento.
El resorte plano 73 fuerza transversalmente al
elemento de transmisión 67 contra las superficies del carril 71 con
una fuerza extremadamente limitada (por ejemplo, sólo de unos pocos
gramos) que es suficiente para causar el desplazamiento
longitudinal del elemento 67 para ser guiado por las superficies del
carril 71 libre de juegos. Además, las características geométricas
específicas y la disposición del cuerpo mecánico 63 determinan que,
gracias al empuje que el resorte 73 aplica al elemento de
transmisión 67, el vástago de empuje 65 se apoya de un modo
repetible sobre un área idéntica de la superficie de guía del
casquillo 69, en el lado opuesto con respecto al carril 71, de
forma que se consiga que los desplazamientos longitudinales del
cuerpo completo 63 sean guiados libres de juego y de un modo
repetible, según una trayectoria cinemática definida.
El pasador de transmisión anteriormente
mencionado 25 está acoplado con una pieza central del conjunto de
brazo móvil 3 de un modo ajustable. Más específicamente, el pasador
25 es integral con una espiga roscada 26 que a su vez está roscada
en el interior de una primera parte extrema roscada de un taladro
pasante axial 27 del conjunto de brazo 3. El taladro pasante 27
tiene partes las cuales tienen diámetros diferentes, entre ellas
una segunda parte extrema roscada para el acoplamiento del brazo 13
y un área intermedia roscada que aloja el cuerpo de un tornillo de
cierre 28. La cabeza del tornillo de cierre 28 comprime una junta de
forma tórica (o "anillo tórico") 29 y cierra herméticamente el
taladro pasante axial 27.
La parte del taladro pasante 27 encarada al
interior de la sonda, el espacio definido por el fuelle 19, la
ranura 22 y el taladro pasante longitudinal (orificios 34 y 35) del
alojamiento 33 del microconmutador 31 definen una cámara
herméticamente cerrada que está llena de gas inerte, más
específicamente nitrógeno (N_{2}). El gas se inserta en la cámara
a través del taladro 27, antes de cerrarlo herméticamente por medio
del tornillo 28 y la junta tórica 29.
Como se ha mencionado anteriormente, una sonda
según la invención puede contemplar otras formas de realización en
tanto en cuanto concierne a la disposición mutua entre el conjunto
de brazo móvil 3 y la caja 1 en la condición no operativa. Como una
alternativa a la forma de realización que incluye algunas de las
características expuestas en la patente Nº
US-A-5299360 (referida de aquí en
adelante en este documento como "sonda A") con juego entre el
reborde 11 y la caja 1 en la condición no operativa, también se
puede contemplar una forma de realización en la cual -en dicha
condición no operativa- el reborde de apoyo 11 descanse sobre el
área de apoyo 7 de la caja 1 (forma de realización referida de aquí
en adelante en ese documento como "sonda B"). Se debe indicar
que la figura 1 desea representar ambas formas de realización
(sondas A y B) en donde los juegos de algunos micrómetros -que
existen en el primer caso entre el reborde de apoyo 11 y el área 7 y
en el segundo caso entre la parte central 9 del conjunto de brazo 3
y el asiento 5 de la caja 1- no se pueden ver.
El funcionamiento de la sonda según las dos
formas de realización es como sigue a continuación.
Cuando no existe contacto entre el palpador 15 y
la pieza W que se va a verificar, el conjunto de brazo móvil 3 está
sostenido en la caja 1 por el acoplamiento del tipo de cono y bola
que existe entre la parte 9 del conjunto de brazo 3 y el asiento 5
(sonda A), o entre el reborde de apoyo 11 y el área de apoyo 7
(sonda B) y las partes extremas del cuerpo mecánico 63 encaradas a
la bola pequeña 51 y, respectivamente, a la parte extrema del
pasador de trasmisión 25. Por lo menos uno de los dos elementos (la
bola pequeña 51 y el pasador 25) está separado del extremo asociado
del cuerpo 63 por una cantidad de espacio extremadamente limitada,
no representada en la figura para favorecer la simplicidad. El
circuito eléctrico al cual pertenecen las barras conductoras 44, 45
y la bola pequeña 51 está cerrado.
Además de los desplazamientos mutuos entre la
sonda y la pieza W y el contacto entre el palpador 15 y una
superficie de la pieza W, el brazo 13 y el conjunto de brazo 3 se
desplazan integralmente con respecto a la caja 1.
En el caso en el que ocurra contacto entre el
palpador 15 y la pieza W a lo largo de la dirección longitudinal
(flecha Z en la figura 1), en el caso de ambas, la sonda A y la
sonda B, ocurre una elevación del conjunto de brazo móvil 3 y más
específicamente de la superficie extrema del pasador de trasmisión
25, con un desplazamiento sustancialmente de traslación. Por el
contrario, en el caso de que ocurra el contacto entre el palpador 15
y la pieza W a lo largo de una dirección transversal (flecha X en
la figura 1), en la sonda A generalmente ocurre un primer giro
limitado del conjunto de brazo 3 posibilitado por el acoplamiento de
cono y bola y el contacto que se realiza sustancialmente en el
punto entre las superficies anulares del reborde 11 y del área 7
causa una elevación (en otras palabras un desplazamiento que incluye
un componente longitudinal) de la superficie extrema del pasador 25
además de una inclinación del conjunto de brazo 3 alrededor de dicho
punto de contacto.
En el caso de la sonda B, el contacto entre el
palpador 15 y la pieza W en la dirección transversal X determina,
en general, una primera traslación limitada del conjunto de brazo 3
posibilitada por el juego que existe entre la parte central 9 y el
asiento 5 y el subsiguiente desplazamiento alejándose de la
superficie anular del reborde 11 desde la superficie del área 7,
las dos superficies manteniendo contacto sustancialmente en un
punto alrededor del cual se inclina el conjunto de brazo 3. En este
caso también, la inclinación del conjunto de brazo 3 causa una
elevación (en otras palabras un desplazamiento que incluye un
componente longitudinal) de la superficie extrema del pasador
25.
En todos los casos brevemente descritos, la
superficie extrema del pasador 25 toca la superficie esférica del
elemento de transmisión 67 y fuerza al cuerpo mecánico 63 que se
traslada longitudinalmente y es guiado libre de juego mediante la
cooperación entre el elemento 67 y el carril 71. Los últimos
elementos se mantienen uno contra el otro por medio del empuje del
resorte 73 que también causa el apoyo transversal repetible del
vástago 65 sobre una parte de la superficie de guía del casquillo
69. Al completar una carrera previa, el vástago de empuje 65 fuerza
a la bola pequeña 51 a que se oponga a la acción del resorte 53 y a
abrir el circuito eléctrico. La abertura del circuito, que indica
la ocurrencia del contacto entre el palpador 15 y la pieza W, está
supervisada en la unidad de control y de detección de la
medición.
\newpage
El desplazamiento de traslación longitudinal del
cuerpo 63, además de estar guiado libre de juego como se ha
enfatizado anteriormente, está limitado mediante el acoplamiento
entre el resorte plano 73 y la parte sustancialmente plana 77 del
elemento de transmisión 67. De hecho, este acoplamiento limita o
evita algo, en sustancia, giros del cuerpo 63 alrededor de su eje.
Por consiguiente, existe la eliminación, o por lo menos la
limitación considerable, de errores debidos a la acción combinada,
por una parte de desalineaciones inevitables aunque mínimas de las
piezas componentes del microconmutador 31 a lo largo del eje
longitudinal (vástago 65, centro de la bola pequeña 51 y punto
intermedio entre las barras 44 y 45) y, por otra parte, de los
defectos de forma, fabricación o desgaste de las superficies
extremas del cuerpo 63. Defectos de forma similares podrían
determinar alteraciones micrométricas con respecto a los valores
teóricos de las distancias que existen entre las superficies
extremas del cuerpo 63 y, respectivamente, la bola pequeña 51 y el
pasador de trasmisión 25. Evitando giros axiales del cuerpo 63, los
valores de dichas distancias no dependen de las desalineaciones ni
de los defectos de forma anteriormente mencionados y permanecen
sustancialmente inalterados en el transcurso del funcionamiento de
la sonda. De este modo durante el funcionamiento de la sonda, la
distancia que tiene que cubrir la superficie del pasador 25 a fin
de causar, forzando al cuerpo alargado 63, la separación de la bola
pequeña 51 de las barras conductoras 44 y 45 y por lo tanto
determinar la abertura del circuito no se cambia
sustancialmente.
El resultado de todo esto es una mejora
considerable en las características de repetibilidad de la
sonda.
Como se ha mencionado anteriormente, el
alojamiento 33 del microconmutador 31 es parte de una cámara
herméticamente cerrada llena de nitrógeno. Esto posibilita mantener
los contactos eléctricos 44, 45 y 51 en un entorno sustancialmente
libre de humedad y oxígeno, evitando de ese modo los efectos
negativos debidos a la oxidación y garantizar un elevado estándar
de fiabilidad de la sonda que permanece constante en el tiempo. Por
otra parte, el nitrógeno no interfiere en los comportamientos
metrológicos de la sonda, contrariamente a lo que ocurre en los
dispositivos conocidos en los cuales se utilizan fluidos
oleaginosos para proteger los contactos de la oxidación.
Se debe observar que, en una sonda según la
presente invención, es posible sustituir el nitrógeno con una
sustancia diferente, más específicamente un gas inerte tal como, por
ejemplo, helio (He) o argón (Ar) y conseguir resultados
idénticos.
La inserción y, en general, la manipulación de
un gas inerte proporciona, sobre todo, ventajas considerables con
respecto a la manipulación de fluidos oleaginosos en tanto en cuanto
concierne a la prevención de la contaminación del entorno, puesto
que los gases inertes resultan definitivamente "más limpios" y
menos molestos de manejar.
Las características de fabricación de la sonda,
más específicamente en tanto en cuanto concierne al acoplamiento
entre las diversas piezas y la selección de los materiales, pueden
diferir naturalmente con respecto a aquéllas que se han ilustrado y
que han sido descritas anteriormente en este documento sin por ello
salirse del ámbito de la presente invención.
Además, la estructura del microconmutador 31
puede adoptar otras formas con respecto a lo que ha sido ilustrado
y descrito antes en este documento. Por ejemplo, se puede contemplar
que únicamente una de las barras 44 y 45 proporcione un contacto
eléctrico, estando fabricada la otra a partir de un material no
conductor, mientras la bola pequeña 51 se acopla a los conductores
en los taladros 55 para cerrar el circuito eléctrico en una
condición no operativa y para posibilitar la detección de la
abertura del circuito en el momento de la liberación del
acoplamiento entre la bola pequeña 51 y la barra conductora (44 o
45).
Sondas con sólo algunas de las características
ventajosas descritas en este documento quedan dentro del ámbito de
esta invención. Más específicamente, una sonda con el
microconmutador 31 representado en las figuras puede incluir, o no
incluir, nitrógeno o bien otro gas inerte en la cámara
herméticamente cerrada.
Sondas que utilizan dispositivos similares de
detección de electro-conmutación también quedan
dentro del ámbito de la invención incluso aunque tengan importantes
diferencias estructurales con respecto a las formas de realización
de la figura 1 (sonda A y sonda B) que pueden contemplar, por
ejemplo, de soporte del conjunto de brazo 3 en la caja 1.
Claims (15)
1. Una sonda de contacto incluyendo:
- una caja (1) que define un eje geométrico
longitudinal,
- un conjunto de brazo móvil (3) alojado en la
caja (1), que define un eje de simetría longitudinal,
- un brazo (13) rígidamente acoplado al conjunto
de brazo móvil (3), con un extremo que se extiende fuera de la
caja,
- un palpador (15) acoplado a dicho extremo del
brazo (13), y
- un conmutador eléctrico (31) adaptado para
detectar desplazamientos del conjunto de brazo móvil (3) con
respecto a la caja (1) e incluyendo
- un alojamiento (33),
- por lo menos un contacto estacionario (44,
45),
- un contacto móvil (51), y
- un dispositivo de transmisión mecánica (61)
adaptado para trasmitir desplazamientos del conjunto de brazo móvil
(3) al contacto móvil (51), el dispositivo de transmisión mecánica
incluyendo
- un cuerpo mecánico alargado (63) colocado
entre el conjunto de brazo móvil (3) y el contacto móvil (51),
dispuesto y sustancialmente móvil a lo largo de una dirección
longitudinal, y
- elementos de guía (69-73, 77)
para cooperar con el cuerpo mecánico alargado (63),
caracterizada porque los elementos de
guía (69-73, 77) incluyen superficies de guía
sustancialmente longitudinales (70-72) integrales
con dicho alojamiento (33) y un elemento de empuje elástico (73)
adaptado para forzar al cuerpo mecánico alargado (63) contra dichas
superficies de guía (70-72).
2. La sonda según la reivindicación 1 en la que
el conmutador eléctrico (31) incluye un resorte (53) para forzar al
contacto móvil (51) contra dicho por lo menos un contacto
estacionario (44, 45).
3. La sonda según la reivindicación 2 en la que
dicho conmutador eléctrico (31) incluye por lo menos dos contactos
estacionarios (44, 45), dicho resorte (53) estando adaptado para
forzar al contacto móvil (51) contra dichos por lo menos dos
contactos estacionarios (44, 45).
4. La sonda según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en la que dichas superficies de guía
sustancialmente longitudinales (70-72) realizan un
carril (71), el cuerpo mecánico alargado (63) incluyendo superficies
adecuadas adaptadas para cooperar con dicho carril (71) forzadas
por dicho elemento de empuje elástico (73) a lo largo de una
dirección transversal.
5. La sonda según la reivindicación 4 en la que
el cuerpo mecánico alargado (63) incluye un vástago de empuje (65)
y un elemento de transmisión (67), integralmente acoplados uno con
el otro, el elemento de transmisión (67) definiendo dichas
superficies adaptadas para cooperar con el carril (71).
6. La sonda según la reivindicación 5 en la que
el elemento de empuje elástico (73) está dispuesto entre superficies
de dicho alojamiento (33) y una parte sustancialmente plana (77)
del elemento de transmisión (67), el elemento de transmisión (67)
definiendo una superficie sustancialmente esférica adaptada para
cooperar con el carril (71).
7. La sonda según la reivindicación 6 en la que
el elemento de empuje elástico incluye un resorte plano de flexión
(73).
8. La sonda según la reivindicación 7 en la que
el alojamiento (33) del conmutador eléctrico (31) incluye una
hendidura longitudinal (75), el resorte plano de flexión (73)
estando alojado por lo menos parcialmente y bloqueado en dicha
hendidura longitudinal (75).
9. La sonda según la reivindicación 8 en la que
el resorte plano de flexión (73) define un extremo alargado (74)
que se extiende parcialmente y transversalmente fuera del
alojamiento (33) a través de dicha hendidura longitudinal (75), el
conmutador eléctrico (31) incluyendo un elemento de bloqueo anular
(76) adaptado para cooperar con una superficie exterior del
alojamiento (33) para evitar la caída del resorte plano de flexión
(73) del alojamiento (33).
\newpage
10. La sonda según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 9 en la que los elementos de guía
(69-73, 77) incluyen un par de barras cilíndricas
(70, 72), dichas barras cilíndricas (70, 72) definen las superficies
de guía que realizan dicho carril (71).
11. La sonda según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en la que el conjunto de brazo móvil (3)
incluye un pasador de transmisión (25), sustancialmente alineado y
ajustable a lo largo de dicho eje de simetría longitudinal, el
pasador de transmisión (25) estando adaptado para cooperar, además
de los desplazamientos del brazo (13), con el dispositivo de
transmisión mecánica (61) del conmutador eléctrico (31).
12. La sonda según la reivindicación 11 como
subordinada de una de las reivindicaciones 5 a 9 en la que un
extremo de dicho pasador de transmisión (25) está adaptado para el
contacto, además de los desplazamientos del brazo (13), con el
elemento de transmisión (67) del cuerpo mecánico alargado (63).
13. La sonda según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12 en la que el conjunto de brazo móvil (3)
está sostenido en la caja (1) por medio de un acoplamiento de cono
y bola (9, 5), el conjunto de brazo móvil y la caja definiendo
superficies anulares (7, 11) adaptadas para entrar en contacto
mutuamente y para causar, además de los desplazamientos del brazo
(13), desplazamientos longitudinales del conjunto de brazo móvil (3)
adecuados para ser transmitidos, por medio de dicho dispositivo de
transmisión mecánica (61), al contacto móvil (51) del conmutador
eléctrico (31).
14. La sonda según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12 en la que el conjunto de brazo móvil (3)
está sostenido en la caja (1) por medio de un acoplamiento entre
superficies anulares planas (7, 11), el conjunto de brazo móvil (3)
y la caja (1) definiendo, respectivamente, una parte sustancialmente
esférica (9) y un asiento sustancialmente
tronco-cónico (5) adaptados para entrar en contacto
mutuamente y para causar, además de los desplazamientos del brazo
(13), el desacoplamiento parcial entre las superficies anulares
planas (7, 11) y los consiguientes desplazamientos longitudinales
del conjunto de brazo móvil (3) adecuados para ser transmitidos,
por medio de dicho dispositivo de transmisión mecánica (61), al
contacto móvil (51) del conmutador eléctrico (31).
15. La sonda según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en la que la caja (1) encierra una
cámara herméticamente cerrada (19, 22, 34, 35) llena con un gas
inerte, el conmutador eléctrico (31) estando dispuesto en dicha
cámara herméticamente cerrada (19, 22, 34, 35).
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