ES2283151T3 - Metodo y dispositivo para reducir desviaciones de medidas relacionadas con la temperatura en sistemas de medida en paralelo. - Google Patents

Abstract

Estructura conEstructura con sistemas extensómetros (1.1, 1.2) dispuestos en una máquina, en paralelo entre sí, en perpendicular a la dirección de medición (X) y a una distancia entre sí, caracterizada por al menos un puente de unión (22.1, 22.2, 31.1, 31.2, 41.1, 41.2, 91), con geometría independiente de la temperatura, entre los dos sistemas extensómetros (1.1, 1.2) para la reducción de desviaciones de medida, debidas a la temperatura, de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2), donde el puente de unión (22.1, 22.2, 31.1, 31.2, 41.1, 41.2. 91) está unido sólidamente a un primer sistema extensómetro (1.1) en un primer punto en la dirección de medición (X), y porque está previsto al menos un aparato de medición (20.1, 20.2, 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 32.1, 32.2, 42.1, 42.2, 93) que detecta el desplazamiento entre el puente de unión (22.1, 22.2, 31.1, 31.2, 41.1, 41.2, 91) y el segundo sistema extensómetro (1.2) en la dirección de medición (X).

Description

Método y dispositivo par reducir desviaciones de medidas relacionadas con la temperatura en sistemas de medida en paralelo.

La invención se refiere a un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1, 9 y 12, y a un procedimiento para la compensación de las desviaciones de medida detectadas. Por la patente DE 41 34 371 A1 se conoce un dispositivo con sistemas extensómetros en una máquina dispuestos en paralelo entre sí y distanciados uno de otro en perpendicular a la dirección de medición X. Los dos sistemas extensómetros tienen clases de exactitud diferentes. Partiendo de las señales del sistema extensómetro más exacto se forma un valor medido absoluto de la posición, y partiendo de las señales del sistema de medición menos exacto se forma un valor medido dinámico, que caracteriza la desviación momentánea respecto de la posición del otro sistema de medición.

Por la patente DE 195 31 676 C1 se conoce un dispositivo para la compensación de tolerancias de guía en posicionadores multiaxiales. En este dispositivo, en un primer soporte de guía en relación con un primer eje, se aloja un segundo soporte de guía mediante un mando de posicionamiento correspondiente. En el segundo soporte de guía se aloja, en relación con un segundo eje, otro soporte de guía o bien un objeto que se puede desplazar mediante un mando de posicionamiento correspondiente. El desplazamiento que en su caso tiene lugar sobre los soportes de guía es calculado de forma continua por un dispositivo de medición por coordenadas. Para ello se dispone, sobre cada soporte de guía, un proyector de medición dirigido en paralelo a la conducción, y en la pieza conducida un dispositivo medidor de la desviación, que recibe la aplicación de los diferentes haces de trabajo. El dispositivo medidor de la desviación se ubica aquí de tal modo que su señal de medida de la desviación comprueba al menos una desviación posicional en sentido transversal a la dirección del haz de trabajo incidente.

Así pues, por la patente DE 195 31 676 C1 no se conoce el modo en que se pueden detectar o compensar desviaciones de medición provocadas por la temperatura en sistemas extensómetros dispuestos en paralelo.

El problema, en especial con máquinas que presentan una estructura Gantry, consiste en que, para el movimiento en una dirección axial, están previstas dos guías, dos accionamientos y dos sistemas extensómetros. Para que esta estructura Gantry no se ladee, en el caso de una dilatación irregular, debida a la temperatura, de los sistemas extensómetros cuyas señales de salida se utilizan para la regulación de los módulos de accionamiento, se deberá compensar una dilatación diferente, debida a la temperatura, de los dos sistemas extensómetros.

En el estado actual de la técnica se conoce ya el modo de medir la temperatura correspondiente en diferentes puntos de la estructura. Teniendo en cuenta el coeficiente de dilatación térmica específico se calculan y se compensan entonces las modificaciones de longitud debidas a la temperatura, en particular las de los sistemas extensómetros.

En este sentido supone una desventaja el hecho de que los coeficientes de dilatación térmica de los sistemas extensómetros y de la máquina se puedan determinar sólo de forma imprecisa. La dilatación de la máquina en un primer lado se condiciona, en particular en máquinas de gran tamaño, mediante la dilatación distinta, debida a la diferencia de temperatura, en un segundo lado de la máquina. Los sistemas extensómetros sujetos en ambos lados de la máquina se desplazan también uno en relación con el otro por efecto de la modificación de la geometría de la máquina. Un desplazamiento semejante de los sistemas extensómetros entre sí da lugar necesariamente a un ladeo de un módulo Gantry, cuyos accionamientos de ambos lados se regulan en base a las señales de salida de los sistemas extensómetros.

En la patente US 4.676.649 se describe una mesa XY en la que están previstos dos sistemas extensómetros dispuestos en paralelo uno junto a otro en forma de interferómetros. No se publica el modo de registrar desplazamientos de los sistemas extensómetros provocados por la temperatura.

Así pues, se plantea el objetivo de indicar una estructura para detectar la desviación de medida, provocada por la temperatura, de sistemas extensómetros dispuestos en paralelo, y un procedimiento para su compensación.

Este objetivo se resuelve mediante una estructura con las características de la reivindicación 1 y 9 y mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 15.

Por otra parte se deberá indicar una estructura en la que resulte imposible el desplazamiento relativo de los sistemas extensómetros entre sí como consecuencia de cambios de la geometría por efecto de la temperatura.

Este objetivo se resuelve mediante una estructura con las características relevantes de la reivindicación 12.

Varias formas de realización ventajosas de la estructura conforme a la invención y del procedimiento conforme a la invención se deducen de las características de las correspondientes reivindicaciones dependientes.

El dispositivo conforme a la invención presenta la ventaja de que, como consecuencia de un puente de unión cuya geometría presenta, como mucho, una dependencia muy escasa de la temperatura, bien los dos sistemas de medición orientados en paralelo se fijan directamente uno contra otro o bien los cambios de los sistemas de medición son detectados en la dirección de medición por aparatos de medición adicionales ubicados en la zona de los extremos de los sistemas de medición, en los puentes de unión, y los valores detectados por los aparatos de medición se utilizan para la compensación de los valores de medición detectados por los sistemas de medición orientados en paralelo. Aquí el puente de unión puede estar realizado tanto en material, mediante un material con el coeficiente de dilatación térmica menor posible, como por medio de un rayo de luz, que se utiliza para determinar el desplazamiento de uno de los sistemas extensómetros paralelos en relación al otro.

Otras configuraciones ventajosas se deducen de las correspondientes reivindicaciones dependientes y de la descripción.

A continuación se explican en mayor detalle particularidades de la invención, con ayuda de la forma de realización representada en los dibujos.

En éstos puede verse:

Figura 1 una vista en planta de una máquina con estructura Gantry,

Figura 2 una primera estructura posible conforme a la invención,

Figura 3 una segunda estructura posible conforme a la invención,

Figura 4 una tercera estructura posible conforme a la invención,

Figura 5 una cuarta estructura posible conforme a la invención,

Figura 6 una quinta estructura posible conforme a la invención,

Figura 7 una sexta estructura posible conforme a la invención,

Figura 8 una séptima estructura posible conforme a la invención,

Figura 9 una octava estructura posible conforme a la invención y

Figura 10 la denominación de los valores de medición de una estructura según la figura 3

En la figura 1 se representa de forma esquemática la estructura, en principio de tipo Gantry. El espacio de trabajo 5, en el que se encuentra la pieza que se pretende procesar, está limitado por las pistas de guía 3.1 y 3.2, a lo largo de las cuales se puede mover un eje Gantry 4 discurriendo en perpendicular a las dos pistas de guía 3.1 y 3.2. A lo largo de las pistas de guía 3.1 y 3.2 están previstas, por fuera del espacio de trabajo 5, reglas graduadas 1.1 y 1.2 para cada sistema extensómetro. Estas reglas graduadas 1.1 y 1.2 son exploradas por unidades palpadoras 2.1 y 2.2, sujetas cada una en un lado del eje Gantry.

Si ahora se calienta la máquina de forma irregular se produce una modificación irregular de la geometría de la máquina, y por tanto un desplazamiento relativo, una respecto de otra, de las reglas graduadas 1.1 y 1.2 unidas a la máquina. Dado que estas reglas graduadas proporcionan, entre otras cosas, informaciones posicionales para el control de los dos accionamientos a lo largo de las pistas de guía 3.1 y 3.2, y dada la necesidad de que los accionamientos discurran con sincronía absoluta, no cabe excluir un ladeo del eje Gantry si las reglas graduadas 1.1 y 1.2 están desplazadas. Para impedir esto, según la invención, se impide el desplazamiento de los puntos de sujeción o extremos de las reglas graduadas, o bien se mide y se compensa.

Para cuantificar un desplazamiento relativo de las dos reglas graduadas 1.1 y 1.2 se utiliza la estructura conforme a la invención representada en la figura 2. La figura 2 muestra las dos reglas graduadas 1.1 y 1.2, dejando la máquina sin representar por motivos de simplificación. De acuerdo con la invención se dispone, en la zona del extremo de al menos una de las dos reglas graduadas 1.1 y 1.2 paralelas, un láser 20.1, que se une sólidamente al extremo de la regla graduada 1.1 y/o a la bancada de la máquina. El rayo láser 22 se emite en la dirección de la otra regla graduada 1.2, preferiblemente en perpendicular a la dirección de medición, con un ángulo térmicamente estable. En la zona del extremo de la otra regla graduada 1.2 el rayo láser 22 incide sobre la otra regla graduada 1.2. Allí se disponen fotodiodos 21.1 y 21.2 uno junto a otro, de tal modo que el rayo láser 22 incide en una situación de calibrado, esto es, a temperatura de calibrado y sin modificación de la geometría, básicamente entre los dos fotodiodos 21.1 y 21.2. Tan pronto como un calentamiento irregular da lugar a una modificación de la geometría de la máquina, uno de los extremos de la regla graduada 1.1, en el que está sujeto el láser 20.1, se desplaza en relación al otro extremo de la regla 1.2, en cuyo extremo opuesto se sujetan los fotodiodos 21.1 y 21.2. Por este motivo varía la intensidad de radiación del rayo láser 22 que incide sobre los dos fotodiodos 21.1 y 21.2 en comparación con la situación de calibrado. Por efecto de una amplificación diferencial de las dos señales de salida de los fotodiodos 21.1 y 21.2 en un amplificador diferencial,
este último emite una tensión proporcional al desplazamiento relativo entre sí de las dos reglas graduadas 1.1 y 1.2.

En los otros dos extremos de las reglas graduadas 1.1 y 1.2 se instala asimismo un láser 20.2, ó bien se sujetan dos fotodiodos 21.3 y 21.4, determinándose el desplazamiento relativo del otro extremo de la regla graduada 1.2 respecto del otro extremo de la regla graduada 1.1.

Si los fotodiodos utilizados tienen también sensibilidad en sentido vertical, por ejemplo cuatro fotodiodos de cuadrante, se podrá determinar también la modificación de la geometría de las reglas graduadas 1.1 y 1.2 en altura. El puente de unión entre las reglas graduadas 1.1 y 1.2 se realiza aquí mediante un rayo láser, que no presenta variación de la geometría debida a la temperatura. Los puntos de unión de los puentes de unión en la regla graduada 1.1 están fijos por estar el láser 20.1 ó 20.2 unido sólidamente a los dos extremos de la regla graduada 1.1. Los desplazamientos de los puntos de unión de los puentes de unión en la regla graduada 1.2 son detectados por las variaciones de tensión que aparecen en los fotodiodos 21.1 y 21.2, ó bien 21.3 y 21.4, y se utilizan para cuantificar la modificación de la geometría y su compensación.

La figura 3 muestra otra forma de realización conforme a la invención. El puente de unión 31.1 se fija en uno de sus extremos en la zona del extremo de una de las dos reglas graduadas, por ejemplo en la regla graduada 1.1. En su otro extremo el puente de unión 31.1 presenta un cabezal lector 32.2 para la regla graduada 1.2. Si en adelante se produce un desplazamiento de la regla graduada 1.2 en relación con la regla graduada 1.1 este desplazamiento se cuantifica mediante el cabezal lector 32.1, que explora la regla graduada 1.2. También en los otros dos extremos de las reglas graduadas 1.1 y 1.2 está previsto un puente de unión 31.2 similar, del cual un extremo se fija en la zona de un extremo de una primera regla graduada 1.1 y del cual el otro extremo soporta un cabezal lector 32.2 para la otra regla graduada 1.2. En este sentido se deberá procurar que el material en el que están fabricados los puentes de unión 31.1 y 31.2 presente el menor coeficiente de dilatación térmica posible. De este modo se garantiza que los puentes de unión no estén sometidos también a modificaciones de su geometría debidas a la temperatura. Si de este modo se cuantifica el desplazamiento relativo de los dos extremos de la regla graduada 1.2 en relación con los dos extremos de la regla graduada 1.1, se puede determinar, en la dirección de medición, un modelo de la modificación de la geometría debida a la temperatura de una primera regla graduada respecto de una segunda, paralela, con el cual se podrá corregir cualquier valor medido con los cabezales lectores 2.2 ó 2.1. En este ejemplo de realización la regla graduada de uno de los dos sistemas de medición 1.2 se utiliza también para detectar la modificación de la geometría en la dirección de medición.

Aquí el puente de unión puede estar construido de tal modo que su dilatación debida a la temperatura sea casi cero. Parece especialmente ventajosa la opción de realizar el cabezal lector 32.1 ó 32.2 para la regla graduada 1.2 en el punto de unión de dos travesaños unidos en forma de V y fabricados en ínvar o vacodil, cuyos otros extremos están unidos sólidamente a la máquina en la zona del extremo de la otra regla graduada 1.1.

Las señales de salida de todos los sistemas de medición 1.1 con 2.1, 1.2 con 2.2, 32.1 y 32.2 son conducidas a un dispositivo electrónico de compensación en el que se calcula el modelo matemático de la dilatación de las reglas graduadas. Para ello está previsto un procesador en el que se ha almacenado ya un modelo de rango superior, para el cual se calculan los coeficientes en función de los valores detectados en los cabezales lectores 32.1 y 32.2. A continuación los valores de medición de los cabezales lectores 2.1 y 2.2 se corrigen en un valor de corrección, individual para el valor de medición y determinado con ayuda del modelo. Como alternativa la corrección de los valores detectados por los cabezales lectores 2.1 y 2.2 puede tener lugar también en un mando que cumpla otras funciones de regulación para la máquina.

En la figura 4 se representa otra forma de realización conforme a la invención. De forma similar al ejemplo de realización precedente, en cada zona del extremo de una regla graduada 1.1 se fija un extremo de dos puentes de unión 41.1 y 41.2 estables frente a cambios de temperatura. En el otro extremo de los puentes de unión 41.1 y 41.2 está previsto un cabezal palpador 42.1 y 42.2, que cuantifica el desplazamiento de los extremos de la otra regla graduada 1.2, en la dirección de medición, respecto de la regla graduada 1.1. Con estos valores de medición se puede determinar a su vez un modelo para la modificación de la geometría, debida a la temperatura, de la regla graduada 1.2 respecto de la regla graduada 1.1. En comparación con el ejemplo de realización de la figura 3, esta realización se caracteriza porque se utilizan unos aparatos de medición especiales, los cabezales palpadores 42.1 y 42.2, con el fin de detectar el desplazamiento relativo de una primera regla graduada 1.1 en relación con una segunda regla graduada 1.2.

Aquí los puentes de unión 41.1 y 41.2 se sujetan en la máquina en un punto estrecho. Mediante este tipo de unión se garantiza que los puentes de unión 41.1 y 41.2 no se deformen si la geometría de la máquina se modifica debido a la temperatura. Por otra parte, de este modo se puede impedir una transmisión térmica intensa desde la máquina a los puentes de unión 41.1 y 41.2. Como alternativa cabe también la posibilidad de una unión unilateral de los puentes de unión 41.1 y 41.2 al asiento sobre el que está montada la máquina.

En la figura 5 se representa un ejemplo de realización de la estructura conforme a la invención, en el cual están previstos cuatro estiletes de medición que cuantifican el desplazamiento de los extremos de las reglas graduadas 1.1 y 1.2 en la dirección de medición. Estos estiletes están alojados en puentes de unión estables respecto a la temperatura. Tan pronto como se modifica la geometría de la máquina, desplazándose por tanto los extremos de las reglas graduadas 1.1 y 1.2, los estiletes de medición se activan en la forma correspondiente. A partir de estos valores de medición se puede calcular un modelo para la modificación de la geometría de las máquinas, y se puede corregir cualquier punto de medición de los valores medidos determinados a través de las unidades palpadoras 2.1 y 2.2 del eje Gantry 4. Una realización de este tipo resulta especialmente ventajosa si los puentes de unión 41.1 y 41.2 de la figura 4, desde los extremos de un sistema extensómetro 1.1 a los extremos del otro sistema extensómetro 1.2 no quedan, en caso de modificaciones de la temperatura, en paralelo a la geometría originaria de la máquina antes del
calentamiento.

Todos los ejemplos de realización anteriores parten del supuesto de que las reglas graduadas 1.1 y 1.2 están sujetas a la máquina en la zona de sus dos extremos. No obstante, si sólo está prevista una sujeción en la zona de un único extremo de cada regla graduada 1.1 y 1.2, tal como se representa en la figura 6, se prevé sólo un puente de unión 91, estable respecto a la temperatura, en la zona de estos extremos fijos de las reglas graduadas 1.1 y 1.2. Aquí un extremo del puente de unión se sujeta en la zona de un extremo de una primera regla graduada 1.1, y el otro extremo del puente de unión 91 soporta un cabezal lector con el que se mide el desplazamiento de la otra regla graduada 1.2 respecto de la primera regla graduada 1.1. En la zona de los otros extremos de las reglas graduadas 1.1 y 1.2 se disponen unos sensores de temperatura 92.1 y 92.2. Si se parte de una temperatura constante en toda la longitud de la regla graduada, y si se conocen los coeficientes de dilatación del material de la regla graduada, se puede calcular un modelo para la dilatación, debida a la temperatura, de las reglas graduadas 1.1 y 1.2, y se pueden corregir los valores medidos en el eje Gantry 4.

En la figura 7 se representa otro ejemplo de realización conforme a la invención. En el puente de unión 61 están previstos nuevamente dos cabezales palpadores 62.1 y 62.2 para determinar la posición de los sistemas extensómetros 63.1 y 63.2. Estos sistemas extensómetros 63.1 y 63.2 se realizan ahora mediante interferómetro láser. Por este motivo sólo se necesita prever un puente de unión 61 en un lado de la máquina. Cada uno de los interferómetros láser 63.1 y 63.2 contiene un retrorreflector 65.1 y 65.2 para la reflexión del haz de trabajo desde el eje Gantry 4 hacia la estructura de interferómetro 63.1 y 63.2. Por otra parte están previstos detectores 64.1 y 64.2, para comprobar las condiciones del entorno que influyen sobre la longitud de onda del rayo láser. Si se modifica la geometría de la máquina, por ejemplo debido a las oscilaciones de la temperatura, de modo que el interferómetro láser 63.2 se desplace en relación al interferómetro láser 63.1, este desplazamiento se podrá detectar y compensar mediante las señales de medición de los cabezales palpadores 62.1 y 62.2. De este modo se garantiza que los accionamientos del eje Gantry 4 discurran de forma síncrona y que éstos no se puedan ladear. Aquí el puente de unión 61 se deberá fabricar nuevamente en un material que presente la menor variación posible de la geometría en función de la temperatura.

En la figura 8 se representa una variación de la realización de la figura 7. Están previstos dos interferómetros láser 73.1 y 73.2 paralelos, con los correspondientes detectores 74.1 y 74.2, así como retrorreflectores 75.1 y 75.2. Sin embargo los interferómetros láser 73.1 y 73.2 se sujetan en el puente de unión 71 estable respecto a la temperatura. Por este motivo no se necesitan ya cabezales palpadores 72.1 y 72.2 adicionales, pues a partir de ahora los propios interferómetros láser se sujetan en el puente de unión 71 estable respecto a la temperatura. Éstos se pueden utilizar ahora para detectar modificaciones pronunciadas de la geometría de la máquina, que hagan temer el abandono de las conducciones previstas por parte del eje Gantry 4. En un caso de este tipo se puede emitir una señal de aviso, dando a entender que la geometría de la máquina no permite ya un funcionamiento correcto.

La figura 9 muestra otra forma de realización de la estructura conforme a la invención. Aquí se montan dos reglas graduadas paralelas 1.1 y 1.2 entre dos puentes de unión 81.1 y 81.2 estables respecto a la temperatura. Con la máquina que se encuentra entre las reglas graduadas 1.1 y 1.2 y los puentes de unión 81.1 y 81.2 no se deberá producir contacto alguno tan pronto como se haya calibrado el conjunto de la estructura formada por la máquina, los puentes de unión 81.1, 81.2 y las reglas graduadas 1.1, 1.2. Dado que las reglas graduadas 1.1 y 1.2 sólo están sujetas y unidas a los puentes de unión 81.1 y 81.2, estables respecto de la temperatura, no tienen posibilidad de deformarse en función de la temperatura de tal modo que se produzcan errores de medición. Por ello una modificación de la geometría en la máquina debida a la temperatura no tiene influencia sobre los sistemas extensómetros. Aquí las longitudes existentes en los dos extremos de las reglas graduadas 1.1 y 1.2, que se necesitan únicamente para la sujeción a los puentes de unión 81.1 y 81.2, no deberán presentar, evidentemente, una estructura dividida.

En lo sucesivo se describirá y se explicará un procedimiento apropiado para la compensación del desplazamiento relativo de las reglas graduadas 1.1 y 1.2 entre sí. Para la compensación del desplazamiento relativo de la regla graduada 1.2 frente a la regla graduada 1.1 en la dirección de medición x se eligen las siguientes denominaciones, como se puede ver en la figura 10:

1.1: Primera regla graduada, respecto de la cual se detecta el desplazamiento de la segunda regla graduada 1.2,

1.2: Segunda regla graduada, que como consecuencia de la dilatación térmica se desplaza en relación a la primera regla graduada 1.1,

2.1: Cabezal lector del eje Gantry 4 para la regla graduada 1.1,

2.2: Cabezal lector del eje Gantry 4 para la regla graduada 1.2,

4: Eje Gantry, que se desplaza en la dirección de medición x,

5: Bancada de la máquina,

101.1: Puente de unión entre la primera y la segunda regla graduada en la zona de un primer extremo de las reglas graduadas,

101.2: Puente de unión entre la primera y la segunda regla graduada en la zona de un segundo extremo de las reglas graduadas,

102.1: Cabezal lector sujeto en el puente de unión 101.1, en la zona de un primer extremo de las reglas graduadas,

102.2: Cabezal lector sujeto en el puente de unión 101.1, en la zona de un segundo extremo de las reglas graduadas,

103: Punto de referencia de la estructura en su conjunto en la dirección de medición x,

x: Dirección de medición de las dos reglas graduadas,

X1A: Posición del inicio de la zona de medición de la regla graduada 1.1 en la dirección de medición x,

X2A: Posición del inicio de la zona de medición de la regla graduada 1.2 en la dirección de medición x,

X1E: Posición del final de la zona de medición de la regla graduada 1.1 en la dirección de medición x,

X2E: Posición del final de la zona de medición de la regla graduada 1.2 en la dirección de medición x,

X1: Posición real del eje Gantry 4 en la dirección de medición en la regla graduada 1.1,

X2: Posición real del eje Gantry 4 en la dirección de medición en la regla graduada 1.2,

A2.1: Valor de salida del cabezal lector 2.1,

A2.2: Valor de salida del cabezal lector 2.2,

A102.1: Valor de salida del cabezal lector 102.1,

A102.2: Valor de salida del cabezal lector 102.2,

Si se miden posiciones a una temperatura diferente de la temperatura de calibrado (por ejemplo 20 grados Celsius), éstas se señalan con un apóstrofo, por ejemplo: X1A' designa la posición del inicio de la zona de medición de la regla graduada 1.1 en la dirección de medición x a una temperatura distinta a la temperatura de calibrado (20 grados Celsius).

Si se utilizan sistemas extensómetros y reglas graduadas sujetos a la máquina únicamente en un lado, en la zona X1A y X2A, como se representa en la figura 6, se toma como punto de partida, para la compensación del valor de salida del cabezal lector 2.2 del eje Gantry 4, una modificación de la geometría de la máquina, debida a la temperatura, en la que la regla graduada 1.2 se ha desplazado por debajo del cabezal lector 102.1. La compensación del valor de salida A2.2 del cabezal lector 2.2 tiene lugar pues según la siguiente ecuación:

A2.2 = A102.1' + A2.2'

Así pues, al valor posicional A2.2', determinado por el cabezal lector 2.2, en la dirección de medición x se añade el desplazamiento A102.1’ que ha efectuado el punto de sujeción de la regla graduada 1.2 en relación con el punto de sujeción de la regla graduada 1.1.

Si se utiliza una estructura conforme a la invención como la representada en la figura 7, se toma como punto de partida, para la compensación del valor de salida X2’ del interferómetro láser 63.2 para determinar la posición de salida del eje Gantry 4, una modificación de la geometría de la máquina, debida a la temperatura, en la que el valor de los cabezales 62.1 y 62.2 montados en el puente de unión 61, estable respecto a la temperatura, se ha modificado en diferente medida como consecuencia de una modificación de la temperatura. La compensación del valor de salida AW del interferómetro láser 63.1 tiene lugar pues según la siguiente ecuación:

X2' = X1A' - X2A' + X1

Así pues, al desplazamiento de la máquina en la dirección de medición, medido por los dos cabezales palpadores 62.1 y 62.2, se suma el valor medido por el sistema extensómetro compuesto por el interferómetro láser 63.1. El método de cálculo anteriormente mencionado se deberá modificar en consecuencia si el desplazamiento relativo de los sistemas extensómetros entre sí en la dirección de medición es mayor en el otro lado de la máquina.

Si se utilizan sistemas extensómetros y reglas graduadas sujetos a la máquina en dos lados, en la zona X1A, X2A y en la zona X1E, X2E, como se representa en la figura 3, se toma como punto de partida, para la compensación del valor de salida del cabezal lector 2.2 del eje Gantry 4, una modificación de la geometría de la máquina, debida a la temperatura, en la que la regla graduada 1.2 se ha desplazado por debajo de los dos cabezales lectores 102.1 y 102.2. La compensación del valor de salida A2.2 del cabezal lector 2.2 tiene lugar pues según la siguiente ecuación:

A2.2' = A102.1' + A2.1 + A2.1 * (A102.2' - A102.1')/I,

siendo I la longitud de la regla graduada 1.2. Con esta ecuación se utiliza un modelo lineal de la dilatación debida a la temperatura para la compensación del desplazamiento relativo de las dos reglas graduadas entre sí.

En una estructura de los sistemas extensómetros conforme a la invención y según las figuras 2, 4 ó 5 la compensación del valor de salida A2.2 del cabezal lector 2.2 tiene lugar de la forma siguiente:

A2.2' = I * (A102.1' + A2.1) / (I-A102.1' + A102.2')

También aquí se toma como punto de partida un modelo lineal para el desplazamiento de la regla graduada 1.2 en relación con la regla graduada 1.1, y se efectúa la correspondiente compensación lineal.

Los procedimientos de compensación descritos más arriba se ponen en práctica preferiblemente mediante módulos digitales, hacia los cuales se conducen los valores de medición necesarios de los sistemas extensómetros y de los demás aparatos de medición dispuestos en los puentes de unión. Estos módulos digitales se disponen bien como interfaz entre los sistemas extensómetros y los aparatos de medición y otra unidad de procesamiento, al menos una, para las señales de medición, o bien integrados en la otra unidad de procesamiento. Con una realización como interface éste emite sólo los valores de medición corregidos de ambos sistemas extensómetros.

Claims (19)

1. Estructura con sistemas extensómetros (1.1, 1.2) dispuestos en una máquina, en paralelo entre sí, en perpendicular a la dirección de medición (X) y a una distancia entre sí, caracterizada por al menos un puente de unión (22.1, 22.2, 31.1, 31.2, 41.1, 41.2, 91), con geometría independiente de la temperatura, entre los dos sistemas extensómetros (1.1, 1.2) para la reducción de desviaciones de medida, debidas a la temperatura, de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2), donde el puente de unión (22.1, 22.2, 31.1, 31.2, 41.1, 41.2. 91) está unido sólidamente a un primer sistema extensómetro (1.1) en un primer punto en la dirección de medición (X), y

porque está previsto al menos un aparato de medición (20.1, 20.2, 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 32.1, 32.2, 42.1, 42.2, 93) que detecta el desplazamiento entre el puente de unión (22.1, 22.2, 31.1, 31.2, 41.1, 41.2, 91) y el segundo sistema extensómetro (1.2) en la dirección de medición (X).

2. Estructura según la reivindicación 1, caracterizada porque el puente de unión entre los dos sistemas extensómetros paralelos (1.1, 1.2) es un rayo de luz (22.1, 22.2).

3. Estructura según la reivindicación 2, caracterizada porque el aparato de medición (20.1, 20.2, 22.1, 22.2, 21.1, 21.2, 21.3, 21.4), que mide el desplazamiento relativo de los dos sistemas extensómetros (1.1, 1.2) entre sí, consiste en al menos dos diodos fotosensibles (21.1, 21.2, 21.3, 21.4), dispuestos uno detrás de otro en la dirección de medición (X).

4. Estructura según la reivindicación 1, caracterizada porque el puente de unión (31.1, 31.2, 41.1, 41.2), al menos uno, es un travesaño que discurre básicamente en perpendicular a la dirección de medición (X) y que se sujeta a la máquina en la zona del extremo del primer sistema extensómetro (1.1) ó en la zona del punto de sujeción de la regla graduada (1.1) del primer sistema extensómetro, o en la propia regla graduada (1.1).

5. Estructura según la reivindicación 4, caracterizada porque el puente de unión (31.1, 31.2) presenta en el otro extremo un cabezal lector (32.1, 32.2) con el que se explora la regla graduada (1.2) del segundo sistema extensómetro.

6. Estructura según la reivindicación 4, caracterizada porque el puente de unión (41.1, 41.2) presenta en el otro extremo un cabezal palpador (42.1, 42.2), con el que se explora al menos un extremo de la regla graduada (1.2) del segundo sistema extensómetro, o la zona de la máquina en la que esta regla graduada (1.2) está sujeta a la máquina.

7. Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque en la dirección de medición (X), en la zona de ambos extremos de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2), está previsto para cada uno un puente de unión (31.1, 31.2, 41.1, 41.2) y un aparato de medición (32.1, 32.2, 42.1, 42.2).

8. Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los sistemas extensómetros (1.1, 1.2) están unidos sólidamente a la máquina sólo en un extremo, porque en este extremo está previsto el puente de unión (93), porque el puente de unión (91), en la zona de un extremo o de un punto de sujeción situado en la zona del extremo del primer sistema extensómetro (1.1) está unido sólidamente a la máquina o al primer sistema extensómetro (1.1), porque en el otro extremo del puente de unión (91) está previsto un cabezal lector (91) para el segundo sistema extensómetro (1.2), y porque en la zona de los otros extremos de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2) están previstos sensores de temperatura (92.1, 92.2).

9. Estructura con sistemas extensómetros (1.1, 1.2, 63.1, 63.2) dispuestos en una máquina, en paralelo entre sí, en perpendicular a la dirección de medición (X) y a una distancia entre sí, caracterizada por al menos un puente de unión (51.1, 51.2, 61), con geometría independiente de la temperatura, entre los dos sistemas extensómetros (1.1, 1.2, 63.1, 63.2) para la reducción de desviaciones de medida, debidas a la temperatura, de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2, 63.1, 63.2), donde el puente de unión (51.1, 51.2, 61) está dispuesto sin unión rígida a la máquina y a los sistemas extensómetros (1.1, 1.2, 63.1, 63.2), con lo que el puente de unión (51.1, 51.2, 61) es independiente de las modificaciones de la geometría de la máquina, y porque

está previsto un primer aparato de medición (52.1, 52.3, 52.4, 62.1) que detecta el desplazamiento entre el puente de unión (51.1, 51.2, 61) y el primer sistema extensómetro (1.1, 63.1) en la dirección de medición (X), y está previsto un segundo aparato de medición (52.2, 52.4, 62.2) que detecta el desplazamiento entre el puente de unión (51.1, 51.2, 61) y el segundo sistema extensómetro (1.2, 63.2) en la dirección de medición (X).

10. Estructura según la reivindicación 9, caracterizada porque se disponen dos puentes de unión (51.1, 51.2) en la dirección de medición (X) frente a los respectivos extremos de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2), y porque se sujetan unos aparatos de medición (52.1, 52.2, 52.3, 52.4) en los puentes de unión, que detectan los desplazamientos de la máquina y/o de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2) en la dirección de medición (X).

11. Estructura según la reivindicación 9, caracterizada porque como sistemas extensómetros se utilizan interferómetros láser, cuyos láseres (63.1, 63.2) están sujetos a la máquina, y porque se detecta, mediante cabezales palpadores (62.1, 62.2) dispuestos en el puente de unión (61), un desplazamiento de los láseres (63.1, 63.2) en la dirección de medición (X) como consecuencia de una modificación, debida a la temperatura, de la geometría de la máquina.

12. Estructura con sistemas extensómetros (1.1, 1.2, 73.1, 73.2) dispuestos en una máquina, en paralelo entre sí, en perpendicular a la dirección de medición (X) y a una distancia entre sí, caracterizada por al menos un puente de unión (71, 81.1, 81.2), con geometría independiente de la temperatura, entre los dos sistemas extensómetros (1.1, 1.2, 73.1, 73.2) para la reducción de desviaciones de medida, debidas a la temperatura, de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2, 73.1, 73.2), donde el puente de unión (71, 81.1, 81.2) se dispone sin unión rígida a la máquina, con lo que el puente de unión (71, 81.1, 81.2) es independiente de las modificaciones de la geometría de la máquina, donde, en el punto en que el puente de unión (71, 81.1, 81.2) alcanza el primer sistema extensómetro (1.1, 73.1), está prevista una unión sólida entre el puente de unión (71, 81.1, 81.2) y el primer sistema extensómetro (1.1, 73.1), y donde, en el punto en que el puente de unión (71, 81.1, 81.2) alcanza el segundo sistema extensómetro (1.2, 73.2), está prevista una unión sólida entre el puente de unión (71, 81.1, 81.2) y el segundo sistema extensómetro (1.2, 73.2).

13. Estructura según la reivindicación 12, caracterizada porque se disponen dos puentes de unión (81.1, 81.2) en la dirección de medición (X), frente a los respectivos extremos de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2), y porque el correspondiente extremo de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2) está unido sólidamente a uno de los puentes de unión (81.1, 81.2).

14. Estructura según la reivindicación 12, caracterizada porque la máquina presenta una estructura Gantry con un eje Gantry (4), porque como sistemas extensómetros (1.1, 1.2) para el eje Gantry (4) se utilizan interferómetros láser, y porque los láseres (73.1, 73.2) están sujetos al puente de unión (71) y los retrorreflectores (75.1, 75.2) al eje Gantry (4).

15. Procedimiento para la reducción de desviaciones de medida de sistemas extensómetros (1.1, 1.2) dispuestos en una máquina, en paralelo entre sí, en perpendicular a la dirección de medición (X) y a una distancia entre sí, donde se detecta un desplazamiento entre puntos extremos de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2) en la dirección de medición (X), se forma un modelo con el que se detecta el desplazamiento entre los sistemas extensómetros paralelos (1.1, 1.2), y donde los valores de medición (X1, X2) de los sistemas extensómetros (1.1, 1.2) se corrigen con los valores de corrección determinados en el modelo para estos valores de medición (X1, X2).

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque, con la utilización de interferómetros láser (63.1, 64.1, 65.1, 63.2, 64.2, 65.2), fijos a la máquina como sistemas extensómetros paralelos para la compensación de desplazamientos relativos de los dos extensómetros entre sí, se calcula el valor de medición del segundo interferómetro láser (63.2, 64.2, 65.2) como suma del valor de medición del primer interferómetro láser más la diferencia, orientada en la dirección de medición (X) de los puntos de sujeción del primer interferómetro láser (X1A) y del segundo interferómetro láser (X2A).

17. Procedimiento según la reivindicación 15 para estructuras según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el valor de medición (X2) de un segundo sistema extensómetro (1.2) se calcula a partir de la suma del desplazamiento (A102.1') del segundo sistema extensómetro (1.2) en contra de la dirección de medición (X) más el valor de medición (X1) del primer sistema extensómetro más la diferencia, multiplicada por el cociente resultante del valor de medición del primer sistema extensómetro (X1) y la longitud (1) del sistema extensómetro, entre el desplazamiento (A102.2') del segundo sistema extensómetro (1.2) en la dirección de medición (X) y el desplazamiento (A102.1') del segundo sistema extensómetro (1.2) en contra de la dirección de medición (X).

18. Procedimiento según la reivindicación 15 para estructuras con sistemas extensómetros (1.1, 1.2) suspendidos elásticamente en un lado de la máquina, caracterizado porque el valor de medición (X2) de un segundo sistema extensómetro (1.2) se calcula a partir de la suma del desplazamiento (A102.1) del segundo sistema extensómetro (1.2) en contra de la dirección de medición (X) más el valor de medición (X1) del primer sistema extensómetro, multiplicada por el cociente resultante de la longitud (l) del sistema extensómetro partida por la suma formada por la longitud del sistema extensómetro (l) y el desplazamiento (A102.1') del segundo sistema extensómetro (1.2) en contra de la dirección de medición (X), menos el desplazamiento (A102.2') del segundo sistema extensómetro (1.2) en la dirección de medición (X).

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque los valores de medición determinados por los sistemas extensómetros y aparatos de medición se conducen hacia un circuito compensador, porque en el circuito compensador se forma, en base a las señales recibidas, un modelo matemático para la compensación y porque se emiten los valores de medición compensados por el circuito compensador.