ES2254547T3 - Aparato de medicion de angulos y su utilizacion. - Google Patents

Abstract

Aparato para la medición de ángulos (1) con un componente (100) situado en el exterior, con relación a la dirección radial del eje de giro (1.1) y un componente (130) situado en el interior, donde los componentes (100, 130) se pueden girar relativamente entre sí alrededor del eje de giro (1.1) y con por lo menos una junta (1.3) entre estos componentes (100, 130), caracterizado porque por lo menos una cara frontal (112, 113) del componente (100) situado en el exterior presenta por lo menos un canal (107) que conduce radialmente hacia el exterior desde la junta (1.3) y situado más bajo con relación a la cara frontal (112, 113), estando dispuesta la junta (1.3) de tal manera que la distancia Y2 entre el fondo del canal (108) y la sección media (1.2) es menor o igual a la distancia (Y3) entre el contorno exterior (1.4), de la junta (1.3) y la sección media (1.2).

Description

Aparato de medición de ángulos y su utilización.

La invención se refiere a un aparato para la medición de ángulos con dos componentes que pueden tener un giro relativo entre sí. La invención también se refiere al empleo de este aparato en máquinas herramientas o centros de mecanizado o en máquinas de imprenta.

Esta clase de aparatos para la medición de ángulos sirve para medir movimientos de giro de un árbol a lo largo de una o varias revoluciones. El movimiento de giro se capta o bien de forma incremental o absoluta y en función de esto, el valor de medida emitido es una secuencia de impulsos de conteo, un valor de contador o una palabra código. En combinación con cremalleras o husillos roscados, con esta clase de aparatos para la medición de ángulos se pueden medir también movimientos lineales. Los aparatos para la medición de ángulos se emplean especialmente en máquinas herramientas o centros de mecanizado, tanto para la medición de movimientos lineales como de movimientos rotativos. La determinación del ángulo de giro con una precisión de pocos segundos de arco es de importancia decisiva, por ejemplo, para mesas giratorias o cabezales orientables de máquinas herramientas, ejes C de máquinas de tornear o también en mecanismos de impresión de máquinas de imprenta. Esta clase de aparatos para la medición de ángulos se emplea frecuentemente en lugares donde existen unas condiciones ambientales comparativamente primarias. Así la penetración de aceite lubricante o líquido refrigerante constituye una causa frecuente de fallo de los aparatos para la medición de ángulos que trabajan en máquinas herramientas o centros de mecanizado.

En la memoria descriptiva JP 9178513 A se describe un aparato para la medición de ángulos que en el rótor lleva una brida, de manera que se forma un intersticio entre dicha brida y la parte del estátor. Al prever unas ranuras en la brida se pretende que durante el funcionamiento se expulsen fuera del intersticio las partículas sólidas debido a la fuerza centrífuga.

Este aparato conocido para la medición de ángulos presenta el inconveniente de que la superficie frontal del estátor no es adecuada para tratar de mantener alejado de la junta un líquido estático y por otra parte servir de superficie de montaje. A esto hay que añadir que no se aprovecha de forma óptima el volumen de construcción disponible para la carcasa del estátor.

La invención se plantea por lo tanto el objetivo de crear un aparato para la medición de ángulos en el que no pueda penetrar líquido procedente del entorno.

Este objetivo se resuelve mediante un aparato para la medición de ángulos conforme a la reivindicación 1.

El aparato para la medición de ángulos conforme a la invención está destinado a ser empleado en elementos giratorios de máquinas herramientas o centros de mecanizado o máquinas de imprenta, en particular en mesas giratorias de máquinas herramientas, tal como se indica en la reivindicación 7.

Unas formas de realización ventajosas del aparato para la medición de ángulos conforme a la invención resultan de las medidas señaladas en las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1.

De acuerdo con esto, el aparato para la medición de ángulos consta de un componente situado en el interior y de un componente situado en el exterior, que convenientemente rodea en su totalidad por el perímetro al situado en el interior. Frecuentemente el componente situado en el interior está configurado como rótor, en particular, como árbol hueco giratorio. El componente situado en el exterior está realizado entonces como estátor, cuya parte de carcasa diseñada en forma de brida en una realización preferida sirve al mismo tiempo como superficie de montaje, por ejemplo, a una mesa giratoria de una máquina herramienta.

Condicionado por esta forma de construcción, el aparato para la medición de ángulos se puede montar de forma sencilla y precisa a una superficie de montaje prevista. Además se puede asegurar mediante el dispositivo conforme a la invención un buen aprovechamiento del volumen de la carcasa. A esto hay que añadir que gracias a la forma de construcción conforme a la invención, la junta y eventualmente el extremo del árbol están retrasados con respecto a la superficie frontal de la carcasa del estátor, quedando de esta manera ampliamente protegidos contra influencias mecánicas del exterior.

Otras ventajas, así como los detalles del procedimiento conforme a la invención se deducen de la siguiente descripción de un posible ejemplo de realización, sirviéndose de las figuras adjuntas. En el ejemplo de realización descrito a continuación, la carcasa del aparato para la medición de ángulos se compone de una parte de acero y una parte de aluminio. Es obvio que la invención no está limitada a esta elección de materiales, sino que más bien hay que convenir que la invención se refiere a una forma de construcción de un aparato para la medición de ángulos o a la utilización del mismo, conforme a las reivindicaciones de la patente, pero no a la elección de los materiales de uno de sus componentes. En particular es perfectamente usual para la carcasa emplear otros materiales, por ejemplo, del grupo de los plásticos.

Las figuras muestran:

Figura 1 una representación en sección longitudinal de un aparato para la medición de ángulos,

Figura 2 una vista en planta de la brida de acero como superficie de montaje del aparato para la medición de ángulos,

Figura 3 una vista lateral parcialmente seccionada de un aparato para la medición de ángulos, instalado en una mesa giratoria.

De acuerdo con las figuras 1 y 2, el aparato para la medición de ángulos 1 se compone de un estátor 100 situado en el exterior y de un rótor 130 situado en el interior. El estátor 100 comprende la carcasa del estátor 101, que está dividida en dos partes y consta de una caperuza de aluminio 102 y una brida de acero 103. Tanto la caperuza de aluminio 102 como la viga de acero 103 presentan respectivamente una cara frontal 112 ó 113, respectivamente. La carcasa del estátor 101 sirve, por una parte, para proteger los dispositivos técnicos de medida del aparato para la medición de ángulos contra influencias exteriores. Para este fin está realizado con la correspondiente robustez. La caperuza de aluminio 102 y la brida de acero 103 están atornilladas entre sí por medio de tornillos que se introducen en los orificios de la brida 110, sellándose la superficie de junta entre la caperuza de aluminio 102 y la viga de acero 103 mediante una junta tórica 104. Además de esto, en el intersticio anular entre el rótor 130 y las dos caras frontales 112 y 113 de la carcasa del estátor 101 se han previsto unas juntas en V 1.3. Para que el labio de junta, de la correspondiente junta en V 1.3, no pueda llegar a introducirse en la caperuza de aluminio 102, se ha utilizado allí en el perímetro de contacto una arandela de acero 111 relativamente más dura.

Los sistemas técnicos de medida del aparato para la medición de ángulos 1 comprenden un disco divisor 131 con una graduación angular, que va fijado firmemente pegado al rótor 130, una unidad de exploración 114 con una placa de exploración 115 que apoya mediante cojinetes de bolas 1.5 en el rótor 130. La unidad de exploración 114 explora la graduación angular del disco divisor 131 mediante una lámpara y un condensador así como de la placa de exploración 115 y los fotoelementos en un elemento de circuito 119. Las señales generadas por vía fotoeléctrica se tratan después en una tarjeta de circuito 116 mediante componentes electrónicos.

Además de esto dentro de la carcasa del estátor 101 se encuentra también el acoplamiento 117. El acoplamiento 117 tiene como misión el que por una parte se establezca una unión rígida a la torsión entre la unidad de exploración 114 y la carcasa del estátor 101 y por otra parte, compensa inevitables excentricidades y errores de alineación angular. En este punto se puede remitir también al contenido declarativo de la patente EP 0087521 B1 de la solicitante.

Además de la función protectora antes descrita, la carcasa del estátor 101 tiene también la misión de garantizar el montaje con ajuste de precisión a una mesa giratoria 2 (véase la figura 3). Por este motivo se han previsto en la brida de acero 103 de la carcasa del estátor 101 unas superficies mecanizadas, en concreto un collar de centrado 105 y una superficie de amarre 106.

Tanto la caperuza de aluminio 102 como la brida de acero 103 presentan unos canales 107 dirigidos hacia el exterior, que permiten evacuar los líquidos hacia fuera. La junta en V 1.3 está dispuesta de tal manera que no sobresalga respecto a las zonas intermedias elevadas de las caras frontales 112 ó 113, respectivamente, que se encuentran entre los canales 107. De este modo, la junta en V 1.3 fijada al rótor 130 está bien protegida contra influencias mecánicas del exterior debido a la brida de acero 103 o a la caperuza de aluminio 102, respectivamente. Además se puede aprovechar el volumen de construcción entre los canales 107 dentro de la carcasa del estátor 101 para el alojamiento de elementos que se aprovechen para la instalación técnica de medición o los correspondientes elementos de evaluación, por ejemplo, componentes electrónicos. Con la forma de construcción expuesta se puede conseguir no solo un aumento de estanqueidad del aparato para la medición de ángulos 1 sino también un aprovechamiento óptimo del volumen de construcción.

El rótor 130 va apoyado giratorio alrededor del eje de giro 1.1, realizado como árbol hueco para el alojamiento de un árbol 2.1 de la mesa giratoria 2 (véase la figura 3). En el rótor 130 van fijados, como ya se ha mencionado anteriormente, el disco divisor 131 y los cojinetes de bolas 1.5. También van colocadas en el rótor 130 las dos juntas en V 1.3, rígidas contra el giro, de manera que durante el funcionamiento del aparato para la medición de ángulos 1 no hay posibilidad de movimiento relativo entre el rótor 130 y la junta en V 1.3.

Alternativamente la junta en V 1.3, sin embargo, también podría estar fijada en la carcasa del estátor 101. No obstante, la forma de construcción con la junta en V 1.3 fijada al rótor 130 presenta, con respecto a una junta en V 1.3 no rotativa, la ventaja de que el líquido en la junta en V 1.3 es desplazado radialmente hacia el exterior por la fuerza centrífuga. Además de esto, la invención naturalmente no está limitada a juntas en V. En su lugar se podría utilizar cualquier forma de construcción adecuada para un retén tal como, por ejemplo, una junta de laberinto o una junta tórica.

Estando en funcionamiento, el aparato para la medición de ángulos 1 se puede posicionar en las posiciones de trabajo más diversas. Así, por ejemplo, la viga de acero 103 puede estar orientada de tal manera que su cara frontal 113 quede horizontal y mirando hacia arriba. Si fluye ahora líquido refrigerante desde arriba, sobre la brida de acero 103, éste puede escurrir radialmente hacia el exterior a través de los canales 107 sin que la junta en V 1.3 quede totalmente cubierta por el líquido refrigerante. Esta disposición incrementa notablemente la estanqueidad del aparato para la medición de ángulos 1.

También se consigue seguridad de funcionamiento, en lo que se refiere a la estanqueidad del aparato para la medición de ángulos 1, en una posición de trabajo girada 180º con respecto a la posición antes descrita. En este caso llegan a actuar los canales 107 en la cara frontal 112 de la caperuza de aluminio 102.

En el ejemplo representado, los canales 107 están representados como ranuras. Sin embargo, caben también otras formas para los canales 107. Por ejemplo, éstos podrían estar realizados también como orificios esencialmente radiales, o también como zonas de gran superficie, que se hayan mecanizado rebajando las caras frontales 112 ó 113, respectivamente. También pueden estar realizados los canales 107 como rebajes en elementos independientes adjuntos, por ejemplo, discos de forma anular que descansen sobre la cara frontal 112 ó 113 respectivamente.

Los canales 107 pueden estar previstos, como en el ejemplo representado, en las dos caras frontales 112 y 113 de la carcasa del estátor 101, o bien en solamente una de estas dos caras frontales 112 ó 113.

Para simplificar la restante descripción de la invención se introduce a continuación, como plano de referencia, una sección media 1.2. La sección media 1.2 es aquella superficie orientada ortogonalmente con respecto al eje de giro 1.2 y que corta por el centro el aparato para la medición de ángulos 1.

Lo importante es que la distancia Y_{2} entre el fondo del canal 108 y la sección media 1.2 sea siempre menor que la distancia Y_{3} entre el contorno exterior 1.4 de la junta en V 1.3 y la sección media 1.2. Se entiende como contorno exterior 1.4 de la junta en V 1.3 aquella parte de la junta en V 1.3 que presenta la mayor distancia con respecto a la sección media 1.2. Tal como se muestra en este ejemplo de realización, resulta especialmente ventajoso si un labio de junta de la respectiva junta en V 1.3 está dispuesto inclinado a modo de teja y descansa sobre el fondo del canal 108 y se desliza sobre éste.

Es por lo tanto especialmente conveniente que la zona de sellado, tanto del lado del rótor como del lado del estátor, cuando la cara frontal horizontal (112 ó 113 respectivamente) del aparato para la medición de ángulos 1 mire hacia arriba, quede por encima o a la altura del canal 108 y en modo alguno por debajo del fondo del canal 108. Se entiende por zona de sellado aquella zona en la que el líquido queda retenido efectivamente por la junta, o a partir de la cual el líquido no puede continuar penetrando en dirección hacia el espacio interior de la carcasa. Por lo tanto, la zona de sellado puede ser menor que la zona de contacto. En el ejemplo de realización mostrado, la zona de contacto en el rótor 130 cubre prácticamente la totalidad del brazo de la junta en V 1.3 paralela al rótor, para asegurar el ajuste por fricción entre el rótor 130 y la junta en V 1.3 en una superficie de contacto suficientemente grande. En cambio, la zona de sellado es aquella zona del perímetro a partir de la cual el líquido procedente desde el exterior no puede penetrar más hacia el interior a lo largo del rótor 130. La zona de sellado es, por lo tanto, la línea periférica más exterior en la que asienta la junta ajustada al rótor 130. En el ejemplo representado, la zona de junta por el lado del estátor corresponde a la zona de contacto entre la junta en V 1.3 y el fondo del canal 108.

De acuerdo con esto, en el ejemplo representado, la zona de sellado a los lados del rótor 130 queda más alta que el fondo del canal 108 y la zona de sellado por la zona del estátor queda a la altura del fondo del canal 108. De este modo, el líquido procedente desde arriba se evacua de manera segura y eficaz por el canal 107, favorecido por el movimiento de rotación de la junta en V 1.3 y la correspondiente fuerza centrífuga.

En la forma de realización presentada, la distancia Y_{4} entre la cara frontal 112 ó 113, respectivamente, es unas pocas décimas de milímetro mayor que la distancia Y_{3} (esta mínima diferencia no se aprecia en la figura 1). Esto quiere decir que la junta en V 1.3 está instalada retranqueada con respecto a la cara frontal 112 ó 113, respectivamente. De esta manera se tiene la seguridad de que estando instalada, la junta en V 1.3 no puede tocar partes de la mesa giratoria 2 y por lo tanto no se pueden transmitir a la junta en V.3 fuerzas indefinidas, que eventualmente tengan efectos negativos para la función de sellado. De acuerdo con el ejemplo de realización representado, la continuación 109 del canal 107 en la zona de la superficie de amarre 106 está realizada de tal manera que presenta una distancia Y_{1} que es menor que la distancia Y_{2}. En el ejemplo de realización representado se tiene Y_{1}<Y_{2}<Y_{3}\leqY_{4}. La designación de distancia máxima significa en esta memoria que en el caso de un contorno con distancias de diferente magnitud, según el lugar con respecto a la sección media 1.2, es relevante aquella distancia que sea la mayor.

La figura 3 muestra la situación de instalación de un aparato para la mediación de ángulos 1 en una mesa giratoria 2 de una máquina herramienta. El árbol 2.1 de la mesa giratoria 2 va unido sin giro relativo al rótor 130 del aparato para la medición de ángulos. En cambio la carcasa del estátor 101 va fijada al armazón 2.3, de manera que no puede girar alrededor del eje de giro 1.1. No obstante, se puede girar el conjunto del aparato de medición de ángulos 1 alrededor del eje basculante 2.2. En la figura 3 está representada la brida de acero 103 en una posición de trabajo horizontal, con la cara frontal 113 hacia arriba. El aparato para la medición de ángulos 1 se puede montar centrado sirviéndose para ello del collar de centrado 105. Además se asegura por medio de la superficie de amarre 106 que el rótor 130 quede alineado sensiblemente con su eje paralelo al árbol 2.1. Las dos superficies de montaje 105 y 106 permiten por lo tanto un montaje con ajuste exacto dentro de las tolerancias o precisiones necesarias. Gracias a la prolongación 109 de los canales 107 también fuera del collar de centrado 105 el líquido puede escapar con seguridad hacia el exterior más allá del collar de centrado 105, estando instalado el aparato para la medición de ángulos 1.

Claims (5)

1. Aparato para la medición de ángulos (1) con un componente (100) situado en el exterior, con relación a la dirección radial del eje de giro (1.1) y un componente (130) situado en el interior, donde los componentes (100, 130) se pueden girar relativamente entre sí alrededor del eje de giro (1.1) y con por lo menos una junta (1.3) entre estos componentes (100, 130), caracterizado porque por lo menos una cara frontal (112, 113) del componente (100) situado en el exterior presenta por lo menos un canal (107) que conduce radialmente hacia el exterior desde la junta (1.3) y situado más bajo con relación a la cara frontal (112, 113), estando dispuesta la junta (1.3) de tal manera que la distancia Y_{2} entre el fondo del canal (108) y la sección media (1.2) es menor o igual a la distancia (Y_{3}) entre el contorno exterior (1.4), de la junta (1.3) y la sección media (1.2).

2. Aparato para la medición de ángulos (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque la distancia mayor (Y_{4}) entre la sección media (1.2) y el contorno exterior de la cara frontal (112, 113) del componente (100) situado en la parte exterior es mayor o igual a la distancia Y_{3} entre la sección media (1.2) del aparato para la medición de ángulos (1) y el contorno exterior (1.4) de la junta (1.3).

3. Aparato para la medición de ángulos (1) según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la cara frontal (113) presenta por lo menos un canal (107) que conduce radialmente hacia el exterior desde la junta (1.3) situado rebajado con respecto a la cara frontal (113) y por lo menos una superficie (105, 106) para el montaje con ajuste exacto a una máquina.

4. Aparato para la medición de ángulos (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la junta (1.3) está unida fija sin giro con el rótor (130).

5. Utilización de un aparato para la medición de ángulos (1), según la reivindicación 1, en elementos giratorios (2) de máquinas herramientas o centros de mecanizado o máquinas de imprenta, en particular en una mesa giratoria de una máquina herramienta.