Diseño de un Flexor de Precisión para un Dispositivo Generador de Ángulos Pequeños para Aplicaciones de Calibración en Metrología

Abstract

El diseño estructural de dispositivos de precisión tiene gran importancia en la etapa inicial del diseño conceptual de los mismos. En este trabajo se presenta el proceso de diseño conceptual de un mecanismo flexible para un generador de ángulos pequeños de un grado de libertad y se persigue obtener una precisión nanométrica y tener un rango de trabajo de un grado. Se propone estudiar las alternativas para diseñar el flexor principal del mecanismo flexible de una mesa de soporte de los instrumentos a calibrar angularmente (niveles, autocolimadores). En particular, se revisan las ecuaciones analíticas para dimensionar flexores circulares eligiendo las fórmulas más precisas entre las disponibles en la literatura. Mediante simulaciones de análisis estático lineal con el software SolidWorks Simulation(R) se evaluó el desplazamiento de localización del centro instantáneo de rotación del flexor y las tensiones máximas para diversos parámetros característicos. Se trabajó en forma iterativa para aumentar la flexibilidad del mecanismo en el sentido de los movimientos deseados, satisfaciendo restricciones de tensiones admisibles, y al mismo tiempo, se buscó incrementar la rigidez (reducir la flexibilidad) en el sentido de los movimientos parasitarios indeseados. Se concluye que el flexor circular óptimo es el de espesor mínimo y esto depende de la capacidad de manufactura. Se ilustran los estudios para los distintos parámetros geométricos de los flexores analizados.