VARILLA FLEXIBLE PARA BALANZA AERODINáMICA DE PLATAFORMA

ANTECEDENTES DE LA INVENCIóN

Para la transmisión de la fuerza que se realiza en la plataforma de una balanza aerodinámica a las células de carga se usan varillas que han de ser capaces de soportar una carga axial relativamente grande y, sin embargo, apenas ofrezcan resistencia a las cargas laterales. Habitualmente se consigue este efecto mecanizando la varilla para conseguir dos planos diametrales perpendiculares entre si en determinados puntos de la misma. La longitud y grosor de estos planos varían en función del diámetro de la varilla, de la carga axial que ha de soportar, de forma que el plano no pandee, y de la flexibilidad lateral que se requiera de la misma. Otra solución adoptada es el acoplamiento de dos secciones de la varilla con un conjunto de 4 a 6 hilos de acero soldados a unos discos con un ángulo de 45 grados con respecto al eje. Estos mecanismos tienen el inconveniente de que en caso de sobrecarga accidental, o manipulación indebida, la varilla puede deformarse o romperse, debiendo entonces fabricarse una nueva pieza.

DESCRIPCIóN DE LA INVENCIóN

La varilla flexible para balanza aerodinámica de plataforma es del tipo de tubo hueco con cortes realizados en forma de arcos (1) para conseguir una planos de flexión (4) de medidas adecuadas a la carga que se ha de soportar sin pandeo, y, a la vez, protegidos por el propio tubo frente a una sobrecarga o una flecha excesiva.

El tubo es de acero inoxidable y en los extremos de la parte interna se realiza un rosca (2) que permite acoplar varillas roscadas que realizarán la unión con la plataforma de la balanza y las células de carga.

Los cortes en forma de arco en los laterales del tubo han de ser muy finos. Típicamente tienen un tamaño de algunas décimas de milímetro. Deben ser realizados, pues, con técnicas especiales, como corte por láser o electroerosión por hilo. Se realizan cuatro cortes en cada pieza. Cada corte es finalizado en un pequeño arco (3) para evitar tensiones internas. Esta disposición de los planos de flexión tiene varias mejoras respecto de los diseños habituales. En primer lugar, como se ha indicado, los planos de flexión se encuentran protegidos por el tubo frente a una deformación excesiva o una sobrecarga. En segundo lugar, al ser realizado en una sola pieza, no hay posibilidad de desplazamiento del eje. Por último, la

disposición en paralelo (Figura 2) de los dos planos de flexión comporta una disminución de la longitud de la varilla y la hace idónea para diseños compactos de balanzas.

Si bien las varillas se han ideado en relación con una balanza aerodinámica, pueden ser usadas en cualquier aplicación en la que se requiera transmitir fuerza axial sin resistencia lateral.

DESCRIPCIóN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 de los dibujos adjuntos es una vista en alzado lateral de la varilla flexible, con un corte en la mitad derecha. En la parte izquierda de la figura se muestran dos medios cortes del tubo en forma de arco alargado (2), en direcciones opuestas, así como uno de los pequeños arcos al final de los cortes (4), realizados para evitar tensiones internas.

En la parte de la izquierda de la figura se muestran las roscas (4) que se practican para facilitar su unión mediante varillas roscadas a la plataforma y a las células de carga. Los cortes (2) generan 4 láminas muy finas (5) dispuestas en dos planos perpendiculares. La figura 2 es un corte horizontal de la figura 1, según el plano A-A. Se advierten las 4 láminas (5) dispuestas en los dos planos de flexión perpendiculares.

DESCRIPCIóN DE UNA REALIZACIóN

Como se ha descrito anteriormente, el material y las medidas de la varilla flexible va a depender de las características técnicas de la balanza en las que van a ser usadas. Se ha realizado la fabricación de un conjunto de estas varillas para un caso particular que es descrito a continuación.

Las varillas fabricadas como prototipo se han diseñado para una balanza con células de carga con una capacidad máxima de 2,5 LBF que equivalen a 11 N y 5 LBF que equivalen a 22 N. Los tubos son de 8 mm de diámetro y el orificio del hueco es de 3,2 mm. Las roscas M4 han sido realizadas en forma de hembra en la parte interna del tubo, como se muestra en la Figura 1. Los cortes realizados en el tubo, mediante la técnica de electroerosión por hilo, tienen un ancho de 0,3 mm. Las láminas de flexión tienen una anchura también de 0,3 mm, y una longitud de 16 mm. Dado que hay dos láminas en cada plano de flexión, se ha calculado la longitud de forma que, con una base de 0,3x2,4 mm, sea capaz de soportar una carga de 11 N sin pandeo. La longitud total de la varilla es de 30 mm.

En este caso, el corte de 0,3 mm es suficiente, puesto que la célula de carga permite tan

sólo un desplazamiento lateral de 0,13 mm y, dado que de la célula a la plataforma hay una distancia típica de 100 mm, esto implica un desplazamiento lateral de una lámina de 0,02 mm.

Los ensayos en el laboratorio han mostrado que esta varilla puede soportar una fuerza de hasta 32 N antes de mostrar un pandeo apreciable.