ES2211783T3 - Aparato y procedimiento para medir los diametros de la muñequillas de un cigueñal. - Google Patents

Abstract

Aparato para verificar el diámetro de muñequillas (18, 38), que giran alrededor de un eje geométrico (8), en el transcurso del mecanizado en una máquina de rectificar de control numérico que incluye una bancada (23), que define dicho eje geométrico (8) y una corredera de muela de rectificar (1) que transporta una muela de rectificar (4), con un cabezal de medición (39) que incluye un dispositivo de referencia en forma de V (20) para cooperar con las muñequillas (18, 38) que se van a verificar, un palpador (17) para entrar en contacto con las superficies de las muñequillas (18, 38) que se van a verificar y que realiza desplazamientos de translación substancialmente a lo largo de la línea bisectriz del dispositivo de referencia en forma de V (20) y un transductor (41) para generar señales que dependen de la posición del palpador (17) con respecto al dispositivo de referencia en forma de V (20), un dispositivo de soporte (5, 9, 12) adaptado para ser acoplado a la corredera de la muela de rectificar (1) incluyendo elementos de acoplamiento que son mútuamente móviles (9, 12) para sostener el cabezal de medición (39) de un modo móvil, un dispositivo de control (28) para controlar los desplazamientos automáticos del cabezal de medición (39) desde una posición de reposo hasta una condición de medición y viceversa, y un dispositivo de proceso y visualización (22) conectado al cabezal de medición (39) para recibir y procesar las señales provistas por el transductor (41).

Description

Aparato y procedimiento para medir los diámetros de las muñequillas de un cigüeñal en el lugar del rectificado.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato para verificar el diámetro de las muñequillas, que giran alrededor de un eje geométrico, en el transcurso del mecanizado en una máquina rectificadora de control numérico que incluye una bancada, que define dicho eje geométrico y una corredera de la muela de rectificar que transporta una muela de rectificar, con un cabezal de medición incluyendo un dispositivo de referencia en forma de V para cooperar con las muñequillas que se van a verificar, un palpador para entrar en contacto con las superficies de las muñequillas que se van a verificar y que realiza desplazamientos de translación substancialmente a lo largo de la línea bisectriz del dispositivo de referencia en forma de V y un transductor para generar señales que dependen de la posición del palpador con respecto al dispositivo de referencia en forma de V, un dispositivo de soporte, adaptado para ser acoplado a la corredera de la muela de rectificar, incluyendo elementos de acoplamiento mutuamente móviles, para sostener el cabezal de medición de un modo móvil, un dispositivo de control para controlar los desplazamientos automáticos del cabezal de medición desde una posición de reposo hasta una condición de verificación y viceversa y un dispositivo de proceso y visualización conectado al cabezal de medición para recibir y procesar las señales provistas por el transductor.

Antecedentes técnicos

Los aparatos con estas características, para la verificación del diámetro de las muñequillas del cigüeñal que giran con movimiento orbital alrededor de un eje geométrico, se describen en una solicitud de patente internacional publicada con el número WO-A-9712724.

Las realizaciones descritas en esa solicitud de patente internacional garantiza unos resultados metrológicos excelentes y pequeñas fuerzas de inercia y las normas de comportamiento de los aparatos con estas características, fabricados por la empresa que solicita la presente solicitud de patente, confirman la extraordinaria calidad y fiabilidad de las aplicaciones.

Además, estos aparatos conocidos proporcionan una notable flexibilidad de utilización, también gracias a la posibilidad de remplazar -realizando unas simples operaciones- algunos componentes, como el dispositivo de referencia en forma de V para variar, por ejemplo, la gama de medición del cabezal. Sin embargo, estos aparatos conocidos no permiten verificar de un modo automático y secuencial el mecanizado de piezas que difieren entre ellas en cuanto concierne a sus dimensiones nominales (por ejemplo las muñequillas del cigüeñal y los muñones principales del mismo cigüeñal) ya que esto implica la necesidad de remplazar los dispositivos de referencia en forma de V entre una verificación y la siguiente o por lo menos llevar a cabo una nueva calibración del cabezal en una sección adecuada de la pieza patrón cada vez que cambien las dimensiones nominales.

Descripción de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para la verificación de muñequillas que giran en el transcurso del mecanizado en una máquina-herramienta, por ejemplo durante la verificación en proceso en una máquina rectificadora para rectificar muñequillas que giran con un movimiento orbital y muñones principales que giran alrededor de sus ejes de simetría, que permite verificar de un modo simple y rápido muñequillas provistas de dimensiones de diámetros nominales que varían dentro de una gama relativamente amplia.

Este objeto se consigue mediante un aparato de verificación del tipo mencionado antes aquí, en el cual el dispositivo de proceso y de visualización incluye una unidad de memoria para almacenar los valores o los coeficientes de compensación en relación con las señales del transductor, el dispositivo de proceso y visualización estando adaptado para procesar las señales del transductor y los correspondientes valores o coeficientes de compensación y proporcionar señales de medición.

De ese modo, compensando los errores del transductor, es posible lograr una gama de linealidad amplia del transductor y los correspondientes desplazamientos de medición del palpador de una entidad considerable. De este modo, la elección para determinar el ángulo apropiado definido por los lados del dispositivo de referencia en forma de V, que permite al cabezal tener una gama de medición amplia, no está substancialmente ligada a la necesidad de limitar los desplazamientos del palpador sino que se puede hacer tomando en la debida consideración otras características físicas o funcionales de la aplicación.

Además, los desplazamientos más amplios del palpador permiten conseguir, en una gama de medición idéntica, una sensibilidad mejorada del cabezal y una resolución más elevada del aparato.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe ahora en detalle con referencia a una realización preferida, ilustrada en las hojas adjuntas de dibujos, proporcionados a título de ejemplo no limitativo, en los que:

La figura 1 es una vista lateral de un aparato de medición montado en una corredera de la muela de rectificar de una máquina para rectificar cigüeñales, representado en una condición de trabajo en el transcurso de la verificación de una muñequilla del cigüeñal.

La figura 2 es una vista lateral del aparato de medición de la figura 1, representado en una condición de trabajo en el transcurso de la verificación de un muñón principal.

La figura 3 es una vista frontal parcial del aparato montado en la corredera de la muela de rectificar de la máquina de rectificar.

La figura 4 es una vista parcialmente en sección transversal del sistema de medición del aparato.

Las figuras 5 y 6 son gráficos que muestran un posible procedimiento para determinar los coeficientes y los valores de corrección del error de linealidad del transductor.

La figura 7 es un gráfico que muestra las variaciones -causadas por variaciones térmicas- en la señal de salida del cabezal de un aparato de acuerdo con la invención. Y

La figura 8 es un diagrama de bloques de un circuito que muestra algunos componentes de un sistema de proceso de acuerdo con la invención.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

Con referencia a las figuras 1 a 3, la corredera de la muela de rectificar 1 de una máquina rectificadora de control numérico por ordenador ("CNC") -para rectificar cigüeñales 34 que definen un eje de giro 8- sostiene un husillo 2 que define el eje de giro 3 de la muela de rectificar 4. Por encima del husillo 2 la corredera de la muela de rectificar 1 transporta un dispositivo de soporte que incluye un elemento de soporte 5 y un primer elemento de acoplamiento giratorio 9 y un segundo elemento de acoplamiento giratorio 12. El elemento de soporte 5, por medio de un pasador de giro 6 que define un primer eje de giro 7 paralelo al eje de giro 3 de la muela de rectificar 4 y el eje de giro 8 del cigüeñal 34, sostiene el primer elemento de acoplamiento giratorio 9.

A su vez, el elemento de acoplamiento 9, por medio de un pasador de giro 10, que define un segundo eje de giro 11 paralelo al eje de giro 3 de la muela de rectificar 4 y al eje de giro 8 del cigüeñal 34, sostiene el segundo elemento de acoplamiento giratorio 12. En el extremo libre del elemento de acoplamiento 12 está acoplada una camisa de guía de forma tubular 15 en el interior de la cual se pueden trasladar axialmente una varilla de transmisión 16 (figura 4) que transporta un palpador 17 para entrar en contacto con la superficie de la muñequilla que se va a verificar, por ejemplo una muñequilla del cigüeñal 18 o un muñón principal 38 del cigüeñal 34, como se representa en las figuras 1 y 2, respectivamente. La camisa de forma tubular 15, la varilla 16 y el palpador 17 pertenecen a un cabezal de medición, o de verificación, 39 que también incluye un bloque de soporte 19, acoplado al extremo inferior de la camisa de guía tubular 15, para sostener un dispositivo de referencia en forma de V 20, adaptado para acoplar la superficie de la muñequilla que se va a verificar, en virtud de los giros permitidos por los pasadores 6 y 10. La varilla de transmisión 16 se puede desplazar a lo largo de la línea bisectriz del dispositivo de referencia en forma de V 20.

Además, el bloque de soporte 19 sostiene un dispositivo de guía 21 que, como se describe en la solicitud de patente internacional publicada con el nº WO-A-9712724, tiene la finalidad de guiar el dispositivo de referencia 20 para acoplar la muñequilla que se va a verificar y mantener contacto con la muñequilla mientras el dispositivo de referencia 20 se desplaza alejándose de la muñequilla para limitar el giro de los elementos de acoplamiento primero 9 y segundo 12 alrededor de los ejes de giro 7 y 11 definidos por los pasadores 6 y 10.

Los desplazamientos axiales de la varilla de transmisión 16 con respecto a una posición de referencia son detectados mediante un transductor de medición, fijado a la camisa 15, por ejemplo un transductor 41 del tipo LVDT o HBT (conocidos per se), con devanados fijos 40 y un núcleo ferromagnético 43 acoplado a una varilla 42, que se puede desplazar con la varilla de transmisión 16 (figura 4). El desplazamiento axial de la varilla de transmisión 16 está guiado por dos casquillos 44 y 45, dispuestos entre la camisa 15 y la varilla 16 y un resorte de compresión 49 fuerza la varilla 16 y el palpador 17 hacia la superficie que va a ser verificada de la muñequilla del cigüeñal 18 o muñón principal 38 o, en ausencia de una superficie de este tipo, hacia la posición de reposo del palpador 17 definida por las superficies de apoyo no representadas en las figuras. Un fuelle de metal 46, rígido con respeto a las fuerzas de torsión, que tiene sus extremos fijados a la varilla 16 y la camisa 15, respectivamente, cumple la doble función de evitar que la varilla 16 gire con respecto a la camisa 15 (evitando de ese modo que el palpador 17 adopte posiciones inadecuadas) y cerrando herméticamente el extremo inferior de la camisa 15. El bloque de soporte 19 está fijado a la camisa de guía 15 por medio de pares de tornillos 47 que pasan a través de ranuras 48 y sostienen el dispositivo de referencia 20, que consiste en dos elementos 31 con superficies en pendiente, a las cuales están fijadas dos barras 32. La posición de reposo del palpador 17 se puede ajustar por medio de tornillos 47 y las ranuras 48.

El transductor 41 del cabezal 39 está conectado a un dispositivo proceso y visualización 22, a su vez conectado al control numérico por ordenador 33 de la máquina de rectificar.

El cigüeñal 34 que se va a verificar se coloca en la bancada 23, entre un cabezal y una contrapunta, no representados que definen el eje de giro 8, que coincide con el eje geométrico principal del cigüeñal 34. La muñequilla del cigüeñal 18 (representada en la figura 1) y el muñón principal 38 (representado en la figura 2) giran alrededor del eje 8, la primera de los dos describiendo una trayectoria orbital.

Básicamente, los elementos de acoplamiento 9 y 12 son brazos lineales con ejes geométricos que descansan en planos transversales con respecto al eje de giro 8 del cigüeñal 34 y el eje de giro 3 de la muela de rectificar 4. Sin embargo, como se representa en la figura 3, que también ilustra el cigüeñal 34, para evitar cualquier posible interferencia con los elementos y dispositivos de la máquina de rectificar, por ejemplo con las piezas componentes de una instalación de refrigeración para dirigir, por medio de una boquilla, refrigerante hacia la superficie que se está rectificando, los elementos de acoplamiento 9 y 12 incluyen partes 36 y 37 que se extienden en una dirección longitudinal y partes desplazadas en una pluralidad de planos transversales.

Un dispositivo de control incluye un cilindro de doble accionamiento 28, por ejemplo del tipo hidráulico. El cilindro 28 está sostenido por la corredera de la muela de rectificar 1 e incluye una varilla 29, acoplada al pistón del cilindro, que transporta en el extremo libre una tapa 30. Un brazo 14 tiene un extremo acoplado al elemento 9 y transporta, en el otro extremo, un apoyo con una rueda libre 26. Cuando el cilindro 28 se activa para desplazar el pistón y la varilla 29 hacia la derecha (con referencia a las figuras 1 y 2), la tapa 30 se apoya contra la rueda libre 26 para desplazar el aparato de verificación a una posición de reposo de acuerdo con la cual el dispositivo de referencia 20 ya no permanece en contacto con la superficie de la muñequilla. Un saliente 13 está acoplado de un modo rígido al elemento de soporte 5, y un resorte helicoidal de retorno 27 está acoplado al saliente 13 y al brazo 14. Cuando la varilla 29 se retrae para permitir que el aparato se desplace a la condición de verificación, y la tapa 30 se desacopla del apoyo, o la rueda libre 26, el bloque de soporte 19 se acerca a la muñequilla del cigüeñal 18 (o muñón principal 38) a través de giros de los elementos de acoplamiento 9 y 12 y el aparato alcanza y mantiene la condición de verificación, substancialmente del modo descrito en la solicitud de patente internacional mencionada antes aquí publicada con el nº WO-A-9712724.

La cooperación entre las muñequillas del cigüeñal 18 (figura 1) o el muñón principal 38 (figura 2) y el dispositivo de referencia 20 se mantiene gracias a los desplazamientos de los componentes causados por la fuerza de la gravedad. La acción del resorte helicoidal 27, el alargamiento del cual aumenta cuando el bloque de soporte 19 desciende, contrarresta parcial y dinámicamente, en la realización representada en las figuras 1 y 3, las fuerzas debidas a la inercia de las piezas componentes del aparato de verificación que se desplazan siguiendo los desplazamientos de la muñequilla del cigüeñal 18. De este modo es posible, por ejemplo, evitar elevadas fuerzas de empuje entre el dispositivo de referencia 20 y la muñequilla del cigüeñal 18, en la posición inferior (identificada mediante el número de referencia 18'') que pueden causar la deformación de la V del dispositivo de referencia 20. Por otra parte, puesto que durante el desplazamiento de elevación del aparato (debido al giro de la muñequilla del cigüeñal hacia la posición superior 18') la acción de tracción del resorte 27 disminuye, las fuerzas de inercia que, en la posición superior 18', tienden a liberar el acoplamiento entre el dispositivo de referencia en forma de V 20 y la muñequilla del cigüeñal 18, se pueden contrarrestar adecuadamente. En este último caso hay que destacar que la acción de equilibrio se consigue disminuyendo la fuerza de tracción del resorte 27. En otras palabras, el resorte de retorno 27 no causa fuerza alguna entre el dispositivo de referencia 20 y la muñequilla del cigüeñal 18, que cooperan mutuamente, como se ha mencionado anteriormente, simplemente debido a la fuerza de la gravedad.

En el transcurso de la fase de verificación, el transductor 41 en el cabezal 39 envía señales al dispositivo de proceso y visualización 22. Las señales son indicativas de la posición del palpador 17, los desplazamientos del cual son transmitidos por la varilla de transmisión 16. En el dispositivo 22, que también incluye una unidad de memoria 24, las señales que llegan del cabezal 39 son procesadas y corregidas sobre la base de los valores o los coeficientes de compensación almacenados en la unidad 24, y las señales de medición son visualizadas y transmitidas al control numérico por ordenador 33. Más específicamente, se pueden utilizar los valores/coeficientes antiguos para compensar los errores de linealidad de la salida de señal del transductor 41 y las alteraciones del último como consecuencia de las variaciones térmicas.

Por lo que concierne a los errores de linealidad, en el transcurso de la calibración del transductor 41, antes de su montaje en el cabezal 39, y causando cambios en la posición operativa (i) del núcleo 43 en el interior de los devanados 40, se detecta una secuencia de valores y_{i} relativos a la salida de señal del transductor 41, así como una secuencia de valores x_{i} que identifican las correspondientes posiciones del núcleo 43, los últimos valores se obtienen utilizando equipo de comprobación específico de un tipo conocido. Estas secuencias x_{i} e y_{i} se almacenan, por ejemplo en forma tabular, en la unidad de memoria 24, de un modo conocido y no adicionalmente ilustrado aquí.

La unidad de proceso 22 procesa las secuencias anteriores, a fin de determinar los coeficientes y los valores de corrección para compensar los errores de linealidad del transductor 41.

Un procedimiento posible para determinar estos coeficientes y valores se describe aquí más adelante.

Empezando a partir de las secuencias de valores x_{i}, y_{i}, almacenados en la unidad de memoria 24, se determina, aplicando el procedimiento de los mínimos cuadrados, la línea recta de regresión r_{regr} de los valores y_{i} detectados por el transductor 41 con respecto a aquellos x_{i} medidos por medio del equipo de comprobación. La figura 5 muestra, en un plano X-Y, los puntos correspondientes a pares de valores x_{i} e y_{i} detectados en el transcurso de la fase de comprobación, la línea de regresión r_{regr} y la línea ideal r_{id} de la ecuación y = x que se obtendría en el caso de que las posiciones y_{i} detectadas por el transductor que fueran idénticas a aquellas x_{i} medidas por medio del equipo de comprobación. En general, debido a errores de sensibilidad del transductor, la línea de regresión r_{regr} no coincide con la línea ideal r_{id}, sino que tiene un gradiente diferente con respecto a la última. El error de sensibilidad se puede indicar como la diferencia entre los coeficientes angulares de la línea de regresión r_{regr} (k_{regr}) y los de la línea ideal r_{id}, los últimos siendo igual a 1. Ya que:

y_{id} : 1 = y_{regr} : k_{regr}

en donde y_{id} e y_{regr} representan las ordenadas y de los puntos de las líneas rectas r_{id} y r_{regr}, respectivamente, que corresponden al mismo valor genérico x, para compensar el error de sensibilidad es necesario dividir el valor de la ordenada y de cada punto de la línea de regresión r_{regr} por el coeficiente angular k_{regr} de la propia línea de regresión r_{regr}. Esta compensación se puede representar como un giro de la línea de regresión r_{regr} hasta que se superpone a la línea ideal r_{id}, como se indica mediante la referencia r'_{regr} en la figura 6.

Además de compensar el error de sensibilidad, dividiendo todas las ordenadas y de la línea de regresión r_{regr} por el coeficiente angular k_{regr} de la línea de regresión r_{regr}, también es necesario compensar los errores de linealidad representados por las distancias de los puntos de las coordenadas x_{i}, y_{i} desde la línea de regresión r_{regr}. Por consiguiente, a fin de conseguir la compensación, es necesario añadir, a los valores detectados por el transductor, los valores idénticos y opuestos de sus errores de linealidad asociados, como se indica mediante las flechas en la figura 6.

Los coeficientes y los valores de corrección determinados de este modo para un número discreto de puntos se memorizan en la unidad de memoria 24, por ejemplo en forma tabular. En el transcurso de las operaciones de verificación, la señal del transductor 41 se corrige en la unidad de proceso 22 sobre la base de tales coeficientes y valores de compensación. Puesto que estos coeficientes y valores son indicativos de los errores de linealidad en un número discreto, aunque posiblemente elevado, de posiciones mútuas entre el núcleo 43 y los devanados 40 del transductor 41, es adicionalmente posible procesar los valores, de un modo conocido, por interpolación, para compensar la señal de salida del transductor 41 de un modo substancialmente continuo dentro de la gama entera de funcionamiento del cabezal 39.

Como una alternativa a la definición y el almacenaje de los valores de compensación en forma tabular, los valores del error detectado durante la fase de calibración se pueden procesar para obtener una curva de compensación y los coeficientes de su polinomio (típicamente de tercer grado) se pueden almacenar en la unidad de memoria 24.

El procedimiento descrito antes permite conseguir, sin modificar las características mecánicas del transductor 41, una gama de medición más amplia mientras la precisión se mantiene substancialmente inalterada.

Los valores o coeficientes de compensación se pueden almacenar, por ejemplo, sobre la base de las detecciones llevadas a cabo en el transcurso de la calibración del transductor 41 en el equipo de comprobación, antes del montaje en el cabezal 39, como se ha descrito anteriormente. Como una alternativa, los valores almacenados en la unidad 24 se pueden obtener mediante procedimientos estadísticos de los datos detectados durante las pruebas de un cierto número de transductores de muestra que pertenezcan a la misma "familia", en otros términos, que tengan características de fabricación comunes (las dimensiones y otras).

Otra posible compensación se refiere a los errores de repetibilidad del cabezal 39 generados por las variaciones de temperatura que causan alteraciones de las características del transductor 41. Más específicamente, como se representa esquemáticamente en la figura 7, en donde el eje s significa el desplazamiento del palpador 17 y el eje M indica la medición detectada sobre la base de la señal de salida del transductor 41, la línea recta M_{0}representa la medición detectada cuando el desplazamiento s varía a una temperatura de referencia t_{0}, y la línea recta M_{T} representa la misma medición a una temperatura de referencia t_{T} diferente de t_{0}.

Las líneas rectas están unidas por la siguiente ecuación:

M_{T} = M_{0}+ [k_{1} \ (t_{T} - t_{0})] + [M_{0} \ k_{2} \ (t_{T} - t_{0})]

que no considera los términos de mayor orden, los cuales son generalmente despreciables.

El término [k_{1} (t_{T} - t_{0})], o "desviación cero", indica la variación de la medición, cuando varía la temperatura, en la posición cero del transductor 41 (s = 0) y está indicado por la referencia D_{0} en la figura 7.

El término [k_{2} (t_{T} - t_{0})], o "desviación de la sensibilidad", indica la variación de la medición causada por variaciones en la sensibilidad del transductor cuando varía la temperatura.

Con referencia a la figura 7, se puede decir que el término [k_{1} (t_{T} - t_{0})] indica la distancia entre las dos líneas rectas M_{T} y M_{0}, en s = 0 mientras que [k_{2} (t_{T} - t_{0})] indica el ángulo formado por las dos líneas rectas.

Los valores de los coeficientes k_{1} y k_{2}, que permiten obtener la tendencia de la medición M_{T} cuando la línea recta de referencia M_{0} y la diferencia de temperatura (t_{T} - t_{0}) son conocidas, se detectan de un modo experimental durante la calibración del transductor 41.Como ya se ha descrito con respecto a la compensación de los errores de linealidad del transductor 41, en este caso también los valores de los coeficientes k_{1} y k_{2} se pueden detectar y utilizar individualmente para cada transductor único 41, o detectar sobre la base de un procedimiento estadístico -en particular como valores medios de los datos relativos a cierto número de transductores de muestra que tienen características de fabricación comunes- y se utilizan para compensar cualquier cabezal (39) con cualquier transductor (41) provisto de esas características. Ambos procedimientos proporcionan mejoras notables en la repetibilidad de los cabezales 39, incluso aunque, evidentemente, las mejoras proporcionadas en el primer caso son más evidentes.

A fin de compensar los errores debidos a las variaciones térmicas, es obligatorio, como ya se ha mencionado, detectar la variación de la temperatura (t_{T} - t_{0}) con respecto a una temperatura de referencia. Con este propósito es posible utilizar un sensor de temperatura de un tipo conocido (por ejemplo, un "termistor") insertado en el cabezal 39.

Como una alternativa, los datos relacionados con la variación de la temperatura se pueden obtener utilizando los componentes del transductor de posición 41 para detectar variaciones en la resistencia eléctrica de los devanados 40 y procesar estas variaciones con datos que identifiquen las características del material a partir del cual están fabricados los devanados 40. Más específicamente, la variación de la temperatura se puede calcular del modo siguiente:

(t_{T} - t_{0}) = (R_{T} - R_{0})/\alpha

en donde (R_{T} - R_{0}) es la diferencia de la resistencia de los devanados 40 del transductor 41 a la temperatura t, con respecto a la temperatura de referencia y á es una constante que depende del tipo de material.

La figura 8 muestra esquemáticamente el suministro de energía y los circuitos del proceso que se pueden utilizar, en el dispositivo de proceso 22, con el transductor 41, este último siendo, por ejemplo, del tipo denominado de "medio puente". La figura 8 muestra una fuente de tensión alterna 50 y una fuente de tensión continua 51, un sumador 52, un circuito de excitación 53 con una resistencia en derivación 54, un amplificador 55, un filtro de paso bajo 56, un segundo sumador 57 y circuitos 60 para acondicionar la señal de salida del transductor 41.

Una tensión alterna V_{AC} para el suministro de energía del transductor y una tensión continua V_{DC} están provistas mediante las fuentes 50 y 51, respectivamente, y sumadas en el sumador 52. En el punto A la tensión se mantiene substancialmente constante mediante el circuito de excitación 53. Las variaciones en el valor de la resistencia R de los devanados 40 cuando cambia la temperatura causan variaciones de corriente y la consiguiente caída de tensión en los extremos de la resistencia en derivación 54 que es amplificada (55) y filtrada (56) para eliminar el componente alterno. Un valor de la tensión de equilibrio V_{OS}, obtenido a partir de la tensión continua generada por la fuente 51, se substrae (57, 58) de la tensión obtenida de ese modo.

Las variaciones de la resistencia R de los devanados 40 cuando cambia la temperatura causan los consiguientes cambios en la tensión en el punto B: por lo tanto, detectando periódicamente la última tensión es posible calcular la variación de la resistencia (R_{T} - R_{0}) con respecto a un valor de referencia y obtener el cambio de temperatura con respecto a un valor de referencia t_{0} que corresponde a la resistencia R_{0}.

El cálculo de (R_{T} - R_{0}) realizado sobre la base de la diferencia de tensión detectada en el punto B implica cantidades conocidas como los valores de la tensión de equilibrio V_{OS}, la ganancia de los circuitos 53 y 55 y el valor de la resistencia 54, de acuerdo con ecuaciones no proporcionadas aquí con fines de simplicidad.

Los circuitos de acondicionamiento 60 proporcionan la señal de salida del transductor 41 en el punto O y son de un tipo conocido no descrito aquí con detalle.

Cuando tenga que ser mecanizada una nueva muñequilla de cigüeñal 18 (o muñón principal 38), se lleva frente a la muela de rectificar 4, generalmente desplazando la bancada 23 (en el caso de una máquina rectificadora con una única muela de rectificar) y el aparato de verificación se desplaza a una posición de medición, esto es, el cabezal 39 se desplaza sobre la nueva muñequilla que va a ser verificada, como se ha descrito antes aquí.

Gracias a la compensación en la unidad de proceso y visualización 22, en particular con relación a los errores de linealidad del transductor 41, la gama de medición del cabezal 39 es particularmente amplia. En otras palabras, es amplia la gama de los posibles desplazamientos del palpador 17 que corresponden a variaciones substancialmente lineales de las señales de medición emitidas por la unidad de proceso 22. Esto permite al programa el mecanizado secuencial y automático de muñequillas que tienen diferentes dimensiones nominales (por ejemplo la muñequilla de cigüeñal 18 representada en la figura 1 y el muñón principal 38 de la figura 2) sin que exista la necesidad de llevar a cabo ciclos de ajuste a cero del cabezal 39 contra piezas patrón con diversas dimensiones nominales que representan aquellas de las diversas muñequillas. En cambio, un ajuste inicial a cero en una pieza con sólo una dimensión conocida (evidentemente dentro de la gama de medición del cabezal 39) es suficiente para permitir, después de ello, el mecanizado - bajo el control del control numérico por ordenador 33 - de muñequillas con dimensiones nominales que varíen dentro de la gama amplia del cabezal 39. La cooperación mecánica apropiada entre el palpador 17 y la superficie de la muñequilla (18 o 38) se proporciona en virtud de la forma en V del dispositivo de referencia 20 y la disposición del palpador 17 y la varilla de transmisión 16, substancialmente a lo largo de la línea bisectriz del dispositivo de referencia en forma de V (o a lo largo de una dirección con una disposición ligeramente angular con respecto a tal línea bisectriz).

De acuerdo con una de las diversas realizaciones posibles de la invención, se puede obtener una señal de medición substancialmente lineal, por medio del transductor 41 y las compensaciones asociadas en la unidad 22, dentro de una gama más amplia de 4 mm. Esto permite verificar, en combinación con las características geométricas del dispositivo de referencia en forma de V 20, el mecanizado de muñequillas con un diámetro nominal que varía dentro de una gama que puede ser más amplia de 20 mm. La figura 4 muestra claramente la relación que existe entre las diversas posiciones del palpador 17 y las correspondientes dimensiones diversas de las muñequillas 18 y 38. Por otra parte, la gama de linealidad amplia de la señal de medición permite conseguir una gama de medición amplia del cabezal 39 en cuanto concierne a dispositivos de referencia en forma de V 20 con ángulos de abertura considerablemente diferentes. En otras palabras, es posible escoger el ángulo de abertura del dispositivo en forma de V 20 sobre la base de las diversas características técnicas de la aplicación sin que afecte significativamente a la gama de medición del cabezal 39 que, incluso aunque varíe, en cualquier caso se mantendrá alta, sin lugar a dudas.

Por lo tanto, los aspectos innovadores de un aparato de acuerdo con la invención son evidentes y básicamente consideran la forma del dispositivo de referencia 20 y la compensación de los errores de linealidad del transductor 41 y de los errores debidos a las variaciones de temperatura, las cuales son características que, aunque individualmente conocidas, en combinación permiten conseguir un resultado técnico notable.

Los aparatos de acuerdo con la invención pueden incluir otros aspectos de fabricación con respecto a lo que ha sido ilustrado y descrito hasta ahora, entre otras cosas con respecto a las piezas componentes del dispositivo de soporte, que no deben necesariamente girar, y el dispositivo de guía 21, que se puede omitir o fabricar de un modo diferente, de forma que incluyan, por ejemplo, superficies para cooperar con los elementos de acoplamiento del dispositivo de soporte y no con la pieza que se va a verificar.

Claims (12)

1. Aparato para verificar el diámetro de muñequillas (18, 38), que giran alrededor de un eje geométrico (8), en el transcurso del mecanizado en una máquina de rectificar de control numérico que incluye una bancada (23), que define dicho eje geométrico (8) y una corredera de muela de rectificar (1) que transporta una muela de rectificar (4), con

un cabezal de medición (39) que incluye un dispositivo de referencia en forma de V (20) para cooperar con las muñequillas (18, 38) que se van a verificar, un palpador (17) para entrar en contacto con las superficies de las muñequillas (18, 38) que se van a verificar y que realiza desplazamientos de translación substancialmente a lo largo de la línea bisectriz del dispositivo de referencia en forma de V (20) y un transductor (41) para generar señales que dependen de la posición del palpador (17) con respecto al dispositivo de referencia en forma de V (20),

un dispositivo de soporte (5, 9, 12) adaptado para ser acoplado a la corredera de la muela de rectificar (1) incluyendo elementos de acoplamiento que son mutuamente móviles (9, 12) para sostener el cabezal de medición (39) de un modo móvil,

un dispositivo de control (28) para controlar los desplazamientos automáticos del cabezal de medición (39) desde una posición de reposo hasta una condición de medición y viceversa, y

un dispositivo de proceso y visualización (22) conectado al cabezal de medición (39) para recibir y procesar las señales provistas por el transductor (41),

caracterizado porque el dispositivo de proceso y visualización (22) incluye una unidad de memoria (24) para almacenar valores o coeficientes de compensación en relación con las señales del transductor (41), el dispositivo de proceso y visualización (22) estando adaptado para procesar las señales del transductor y los correspondientes valores o coeficientes de compensación y proporcionar señales de medición.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dichos valores o coeficientes de compensación están adaptados para compensar los errores de linealidad del transductor (41).

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 incluyendo un sensor de temperatura, por lo que dichos valores o coeficientes de compensación están adaptados para compensar errores del transductor (41) debidos a variaciones térmicas, el dispositivo de proceso y visualización (22) estando conectado al sensor de temperatura.

4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 incluyendo un sensor de temperatura, por lo que dichos valores o coeficientes de compensación están adaptados para compensar ambos, los errores de linealidad y los errores del transductor (41) debidos a variaciones térmicas.

5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4 en el que dicho sensor de temperatura incluye componentes de circuito del transductor (41).

6. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el transductor (41) es del tipo inductivo.

7. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el cabezal de medición (39) incluye una camisa de guía (15) fijada al dispositivo de soporte (5, 9, 12) y una varilla de transmisión (16) que se puede desplazar axialmente en el interior de la camisa de guía (15), el palpador (17) estando acoplado a un extremo de dicha varilla de transmisión (16), el transductor (41) estando provisto de un elemento móvil (42, 43) acoplado al otro extremo de la varilla de transmisión (16).

8. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores para verificar el diámetro de muñequillas de cigüeñal (18) que giran con un movimiento orbital alrededor de dicho eje geométrico (8), en el que, en el transcurso de dicha condición de verificación del cabezal (39), el dispositivo de referencia en forma de V (20) permanece en contacto con la muñequilla de cigüeñal (18) que se va a verificar substancialmente debido a la fuerza de la gravedad.

9. Procedimiento para verificar el diámetro de muñequillas de cigüeñal (18, 38) con un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los valores o coeficientes de compensación se obtienen durante una fase de calibración de por lo menos un transductor en un equipo de comprobación y los valores o coeficientes de compensación se almacenan en dicha unidad de memoria (24) del dispositivo de proceso y visualización (22).

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 en el que dicho por lo menos un transductor es el transductor (41) de dicho cabezal de medición (39), la fase de calibración siendo realizada antes del montaje del transductor (41) en el cabezal de medición (39).

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 en el que dicho por lo menos un transductor es un transductor de muestra provisto de las mismas características de fabricación que dicho transductor (41) del cabezal de medición (39).

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11 en el que los valores o coeficientes de compensación se obtienen por medio de procedimientos estadísticos de los datos detectados durante una fase de calibración de una pluralidad de transductores de muestra en dicho equipo de comprobación.