ES2289572T3 - Dispositivo para la deteccion de movimientos y/o posiciones de un objeto. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para detectar movimientos y/o posiciones de un objeto, en el que dependiendo de los movimientos y/o posiciones del objeto en al menos una bobina, por al menos un campo magnético que realiza un movimiento relativo respecto al bobina y que actúa sobre la misma, se genera respectivamente un impulso de tensión, donde la bobina rodea al menos parcialmente un muelle que se compone de un material magnéticamente conductor, que realiza, bajo influencia del campo magnético, debido al efecto de reluctancia, un movimiento de oscilación, caracterizado porque el campo magnético se genera por un par de imanes de dos imanes (6, 7) contiguos y de polaridad opuesta, que se disponen sucesivamente en el sentido del movimiento del objeto (1, 24, 32) y cuyos ejes longitudinales y los ejes longitudinales de la bobina (4) se orientan esencialmente verticales respecto al sentido del movimiento del objeto y porque los movimientos de oscilación del muelle (5) provocan un cambio de polaridad del campo magnético respecto a la bobina (4) que genera el respectivo impulso de tensión.

Description

Dispositivo para la detección de movimientos y/o posiciones de un objeto.

Campo técnico

La invención se refiere a un dispositivo para la detección de movimientos y/o posiciones de un objeto, en el que, dependiendo de los movimientos y/o posiciones del objeto, en al menos una bobina por al menos un campo magnético que realiza un movimiento relativo respecto a la bobina y que actúa sobre la misma se genera respectivamente un impulso de tensión, donde la bobina comprende al menos parcialmente un muelle que se compone de un material magnéticamente conductor, que bajo la influencia del campo magnético, debido al efecto de reluctancia, realiza un movimiento de oscilación.

Técnica antecedente

Un dispositivo del tipo que se ha mencionado anteriormente configurado como un contador de revoluciones se conoce a partir del documento US 2003/094945 A1. En el dispositivo conocido se distribuyen tres contactos Reed distribuidos en la periferia de la trayectoria circular de un imán que gira orientado tangencialmente respecto a la trayectoria circular, que se componen respectivamente de una ampolla de vidrio, en la que se han soldado dos lengüetas de contacto elásticas que se solapan en sus extremos. Si el imán se aproxima a uno de los contactos Reed, su campo magnético atraviesa las lengüetas de contacto, donde se produce, con el aumento de la aproximación, un aumento del campo magnético. Al alcanzar una fuerza determinada del campo magnético, las fuerzas de atracción entre las lengüetas de contacto superan sus fuerzas de resorte y los extremos de las lengüetas de contacto se mueven acercándose bruscamente entre si. Al cerrar el contacto entre las lengüetas de contacto se produce una modificación rápida del campo magnético, que genera un impulso de tensión en la bobina que rodea al respectivo contacto Reed. De este modo se tiene que conseguir que incluso con un número de revoluciones bajo se obtengan señales lo suficientemente fuertes para una evaluación electrónica.

Una señal generada por una modificación brusca del campo magnético también se obtiene en un dispositivo conocido a partir del documento US 6.249.118 B1 en el que el extremo de un vástago configurado como pieza polar de un imán actúa conjuntamente con los dientes de una rueda dentada.

Adicionalmente a los dispositivos anteriormente conocidos, en los que en al menos una bobina, debido al campo magnético de respectivamente un imán individual, se genera un impulso de tensión, también se conocen dispositivos en los que para la generación de impulsos de tensión se usan respectivamente dos imanes. De este modo, a partir del documento DE 102 19 303 C1 se conoce un dispositivo, en el que el objeto en movimiento está formado por un árbol hueco, en el que se aloja con oscilación un brazo de soporte de imán, lleva dos imanes de polos opuestos desplazados entre sí en dirección del eje longitudinal del árbol hueco. A lo largo de la periferia del árbol, a distancia del mismo, se distribuyen bobinas, que, bajo la influencia de los campos de los imanes que pasan a su lado suministran impulsos de tensión a una unidad de evaluación. Las bobinas se sujetan por travesaños que forman núcleos de bobina, que unen segmentos anulares magnéticamente conductores con un anillo externo también magnéticamente conductor que rodea los segmentos anulares y las bobinas. Entre los segmentos anulares que llevan las bobinas se disponen, separados de los mismos por una hendidura, segmentos anulares adicionales, que también están unidos con el anillo externo. La anchura de las hendiduras entre los segmentos anulares se corresponde esencialmente a la anchura de los imanes. Mediante la configuración que se ha descrito de los dispositivos conocidos se consigue que, con un número de revoluciones bajo del árbol, en la zona de las hendiduras entre los segmentos anulares, se produzca un rápido movimiento oscilatorio del brazo de soporte del imán y, como consecuencia de lo mismo, también en este caso se produzca la generación de un fuerte impulso de tensión.

Finalmente, a partir del documento DE 43 42 069 A1 se conoce un dispositivo con dos imanes de polos opuestos de los cuales el primero realiza un movimiento sincrónico con el objeto. Al primer imán se asigna un segundo imán de polaridad opuesta, que se sitúa en un extremo de un muelle de hojas, cuyo otro extremo se fija en una sujeción fija. El segundo imán se dispone por encima de la trayectoria del movimiento del primer imán. Si el primer imán se aproxima con movimientos lentos al segundo imán, este último, debido a su polaridad opuesta, es repelido, y se produce una deformación del muelle de hojas que conduce a una acumulación de energía de resorte potencial en el mismo. Ya que la fuerza de retorno del muelle de hojas aumenta cuando aumenta el movimiento de adaptación, con el movimiento continuado del primer imán se alcanza una posición de adaptación, en la que la fuerza de retorno de muelle de hojas sobrepasa las fuerzas de repulsión entre el primer y el segundo imán y se produce el retorno del muelle de hojas con degradación de la energía potencial acumulada en el mismo. Para transformar la energía cinética que se libera al retornar el muelle de hojas en un impulso eléctrico, sobre el lado del segundo imán opuesto a la trayectoria del primer imán se proporciona una bobina que comprende un núcleo de hierro. El flujo magnético que atraviesa el núcleo de hierro de esta bobina se modifica con el movimiento de retorno del segundo imán en muy poco tiempo, de forma que se induce en la bobina un impulso de tensión.

Representación de la invención

Con la invención se persigue el objetivo de inducir con medios sencillos impulsos de tensión lo más grandes posibles en una bobina, particularmente con movimientos lentos de un objeto.

El objetivo planteado se resuelve en una primera realización de la invención generando el campo magnético mediante un par de imanes de dos imanes contiguos y de polaridad opuesta, que se disponen en el sentido del movimiento del objeto sucesivamente y cuyos ejes longitudinales, al igual que el eje longitudinal de la bobina, se orientan esencialmente verticales al sentido del movimiento del objeto, y porque el movimiento oscilatorio del muelle provoca un cambio de polaridad del campo magnético en la bobina que genera el respectivo impulso de tensión.

El dispositivo de acuerdo con la invención se caracteriza por una construcción sorprendentemente sencilla, compacta y sin requerimientos de mantenimiento. En el mismo, el imán respectivamente anterior arrastra consigo el extremo libre del muelle, ya que las líneas de campo de este imán, de acuerdo con el principio de reluctancia, buscan el camino de la menor resistencia magnética. Si el imán se continúa moviendo, se consigue un estado en el que la fuerza de retorno del muelle sobrepasa la fuerza de arrastre magnética y el muelle alcanza la zona del imán posterior de polaridad opuesta y es atrapado por el mismo con aceleración adicional. Esto significa que el muelle cambia bruscamente la polaridad del campo magnético que actúa en la bobina, por lo que en la bobina que rodea el muelle se genera un fuerte impulso de tensión. Esta inversión magnética, por lo demás, también se produce con mayores velocidades del objeto, cuando los dos imanes de polaridad opuesta contiguos que forman un par de imanes pasan rápidamente al lado del muelle sin que el muelle pueda realizar movimientos significativos debido a su inercia.

Una segunda solución del objetivo planteado consiste en que el campo magnético se genere por un par de imanes, cuyos imanes se disponen contiguos observados en el sentido de su movimiento relativo respecto a la bobina, donde las superficies de los polos de los imanes y la superficie frontal del muelle de hojas orientada hacia las superficies de los polos de los imanes, se configuran esencialmente como rectángulos, cuyos ejes longitudinales presentan un ángulo \alpha de menos de 60º respecto a la tangente hacia la trayectoria del movimiento de los imanes, y porque el movimiento de oscilación del muelle provoca el cambio de polaridad del campo magnético en la bobina que genera el respectivo impulso de tensión.

Otra ventaja adicional aboga por la solución alternativa, que consiste en reducir los pulsos de fuerza o de momento de giro hasta un nivel despreciable. Tales pulsos se presentan como perturbación en dispositivos configurados como contadores de revoluciones de acuerdo con la primera realización cuando se tiene que supervisar el número de revoluciones de motores relativamente pequeños.

Otras características y detalles de la invención se obtienen a partir de las reivindicaciones dependientes, de los dibujos esquemáticos adjuntos y de su siguiente descripción.

Breve descripción de los dibujos

Se muestra:

En la Fig. 1, un corte por un dispositivo configurado como contador de revoluciones,

En la Fig. 2, un corte a lo largo de la línea II-II de la Fig. 1,

En las Figs. 3 a-d, de forma muy esquematizada, la acción conjunta de las piezas del dispositivo de acuerdo con las Figs. 1 y 2 que sirven para la generación de un impulso de tensión,

En la Fig. 4, los impulsos de tensión generados con números de revoluciones bajos del árbol del contador de revoluciones y su dependencia de la dirección de giro,

En la Fig. 5, los impulsos de tensión generados con números de revoluciones elevadas del árbol del contador de revoluciones y su dependencia de la dirección de giro,

En la Fig. 6, un corte correspondiente a la Fig. 1 por un dispositivo ligeramente modificado,

En la Fig. 7, el circuito eléctrico, con el que las tensiones generadas en las bobinas del dispositivo de acuerdo con la Fig. 6 se rectifican y se suministran a un circuito contador electrónico,

En la Fig.8, un corte correspondiente a la Fig. 6 por un contador de revoluciones configurado como un denominado rotor externo,

En la Fig. 9, un corte a lo largo de la línea IX-IX de la Fig. 8,

En la Fig. 10, la vista lateral de las partes esenciales de un dispositivo utilizado en combinación con una máquina herramienta,

En la Fig. 11, la vista en alzada sobre las piezas representadas en la Fig. 10,

En la Fig. 12, la vista frontal de las piezas representadas en la Fig. 10,

En la Fig.13, un corte a lo largo de la línea XIII-XIII de la Fig. 11,

En las Figs. 14 a-d, una representación correspondiente a las Figs. 3a-3d de la acción conjunta entre los imanes y el muelle de hojas en el dispositivo de acuerdo con la solución alternativa,

En la Fig. 15, la posición de los imanes, del muelle de hojas y una bobina que rodea parcialmente el muelle de hojas en un contador de revoluciones de acuerdo con la solución alternativa,

En la Fig. 16, en una escala aumentada, un corte a lo largo de la línea XVI-XVI de la Fig. 15,

En la Fig. 17, un corte de acuerdo con la Fig. 16 por una primera realización modificada,

En la Fig. 18, un corte de acuerdo con la Fig. 16 por una segunda realización modificada,

En la Fig. 19, los impulsos de tensión generados con números de revoluciones bajas del árbol del contador de revoluciones de acuerdo con la Fig.15 dependiendo del sentido de giro,

En la Fig. 20, el circuito eléctrico con el que se rectifican las tensiones generadas en la bobina del dispositivo de acuerdo con la Fig. 15 y se suministran a un circuito contador electrónico,

En la Fig. 21, la disposición de los imanes y del muelle de hojas sobre el que actúan en un denominado codificador de múltiples rotaciones,

En la Fig. 22, un cuadro de conexiones de acuerdo con la Fig. 21,

En la Fig. 23, un dispositivo en el que el muelle de hojas y la bobina solamente se utilizan para la alimentación de tensión de un circuito microprocesador y para comprobar sensores que sirven para propósitos de recuento y

En la Fig. 24, un cuadro de conexiones esquemático perteneciente al dispositivo de acuerdo con la Fig. 23.

Modos de realizar la invención

En la Fig. 1 y 2, 1 es el árbol hueco de un contador de revoluciones que se puede unir con resistencia al giro con un árbol no representado, cuyas revoluciones se tienen que contar. En una placa de circuitos impresos 3 anular unida con la pared externa 2 de la cubierta del contador de revoluciones se fija una bobina 4, que comprende un muelle magnéticamente conductor 5. El muelle 5 configurado como muelle de hojas sobresale con uno de sus extremos ligeramente por el extremo inferior de la bobina 4 y se fija con su otro extremo firmemente en el extremo superior de la bobina 4. La parte no fijada del muelle 5 puede realizar, en el espacio hueco de la bobina 4, movimientos de oscilación, como se describirá en las Figs. 3a a 3d.

En la periferia del eje hueco 1 del contador de revoluciones, en el sentido de giro del árbol hueco 1, se disponen sucesivamente dos imanes 6 y 7 de polaridad opuesta que forman un par de imanes, cuyos ejes norte-sur, al igual que los ejes longitudinales de la bobina 4, son verticales al sentido del movimiento del árbol hueco 1. Los campos magnéticos de los imanes 6, 7 se orientan, en otras palabras, radialmente. Debido a la diferente polaridad de los imanes 6, 7, las líneas del campo 8, 9 discurren en direcciones opuestas.

En las Figs. 3a-3d, en las que se ha omitido la bobina 4, se muestra cómo se comporta el muelle 5 bajo la influencia de los campos de los imanes 6 y 7, cuando los imanes 6 y 7 pasan al lado de su extremo libre.

La Fig. 3a muestra el muelle 5 en el estado extendido de reposo. Si el árbol hueco 1 gira en el sentido de la flecha 10, en decir, en el sentido de las agujas del reloj, el imán 6 alcanza en primer lugar, como se muestra en la Fig. 3b, el extremo libre del muelle 5 y las líneas de campo 8 del imán 6 se concentran sobre la superficie del muelle 5. Si el árbol hueco 1 sigue desplazándose hacia la posición representada en la Fig. 3c, se arrastra la parte móvil libre del muelle 5, debido a que las líneas de campo 8 del imán 6, de acuerdo con el principio de reluctancia, buscan el camino de la menor resistencia magnética ofrecido por el muelle 5. Si el árbol hueco 1 se sigue moviendo en el sentido de giro, se alcanza el punto en el que la fuerza de retorno del muelle 5 supera la fuerza de arrastre del imán 6 y el muelle 5 vuelve a su posición original. De este modo, alcanza la zona de influencia del imán 7, cuyas líneas de campo 9 son opuestas a las líneas de campo 8 del imán 6. Durante el cambio del muelle 5 entre las posiciones representadas en las Figs. 3c y 3d se produce una inversión magnética brusca del muelle 5, que genera un fuerte impulso de tensión en la bobina 4 que rodea al muelle 5, como se representa en la Fig. 4. La Fig. 4 muestra adicionalmente que la polaridad de los impulsos de tensión 11, 12 inducidos depende del sentido de giro indicado mediante las flechas 13 y 14, es decir, de si el muelle 5 se somete primero al imán 6 y después al imán 7, o viceversa, primero al imán 7 y después al imán 6. Se entiende que con un movimiento lineal en el sentido de las flechas 15, 16, también se generan impulsos de tensión 11, 12.

En la Fig. 5 se representan las condiciones para el caso de que el árbol hueco 1 rote con números de revoluciones mayores. Como consecuencia de la velocidad aumentada con la que los imanes 6, 7 pasan junta al muelle 5, se generan impulsos de tensión 17, 18 lo suficientemente elevados independientemente del movimiento del muelle 5 incluso solamente debido al rápido cambio de polaridad magnética. Los impulsos previos y posteriores 19, 20 ó 21, 22 representados en la Fig. 5 se deben a que incluso cuando uno de los dos imanes 6 ó 7 alcanza la parte inferior del muelle 5, se produce un pequeño impulso de tensión que es claramente menor que el impulso de tensión principal generado por el cambio de polaridad magnética.

El dispositivo descrito posibilita determinar claramente solamente con un muelle 5 y una bobina 4 el número de revoluciones del árbol hueco 1 y su sentido de giro. Si el contador de revoluciones se tiene que unir con un codificador absoluto de rotación única que, como indica su propio nombre, detecta la posición absoluta en un giro, mientras que el contador de revoluciones cuenta el número de las revoluciones completas realizadas, se tiene que proporcionar, como se muestra en la Fig. 6, al menos dos bobinas 4 equipadas con dos muelles 5. Para garantizar en este caso una sincronización clara entre la pieza de rotación única y la de rotaciones múltiples, se coloca el codificador de rotación única de tal modo sobre el eje hueco 1, que su transición desde "revolución completa" (=360º) a "inicio de la revolución" (=0º) coincide con el eje de simetría 23.

La Fig. 7 muestra el modo en el que las tensiones generadas en las bobinas 4 unidas no en serie eléctricamente del dispositivo de acuerdo con la Fig. 6 se rectifican mediante diodos y se utilizan para la alimentación de un circuito contador electrónico no representado y la manera en la que se pueden obtener de modo sencillo señales aguas arriba ("up") y aguas abajo ("down").

Mientras que en las realizaciones que se han descrito hasta el momento se trata de contadores de revoluciones denominados rotores internos, en las Figuras 8 y 9 se representa un contador de revoluciones del tipo de construcción denominada rotor externo. En este tipo de construcción, el árbol hueco 24 está rodeado al menos parcialmente por un collar 25, en cuya pared interna 26 orientada hacia el árbol hueco 24 se fijan los imanes 6 y 7 que se desplazan junto con el árbol hueco 24. Esta solución no solamente tiene la ventaja de que las fuerzas centrífugas ejercidas con un número de revoluciones mayor sobre los imanes 6, 7 se asimilan bien sino que, además, los campos perturbadores magnéticos del collar anular 25 y de la brida 27 que lo une con el árbol hueco 24 están apantallados respecto a las bobinas 4 y el circuito electrónico 28 alojado en la placa de circuitos impresos 3.

Las Fig. 10 a 12 muestran una posibilidad de uso adicional del dispositivo que realiza la función de un generador de tensión. En las Figuras, 29 es una escala de medición lineal, que, para posibilitar una medición absoluta, esta provista de una codificación 30 conocida, y por lo tanto, que no se tiene que describir con mayor detalle, indicada mediante rayas que se entrecruzan. La escala de medición lineal aplicada en la bancada 31 de una máquina-herramienta se compone de varias secciones 29a, 29b o 29c que posibilitan su fabricación económica. En la zona del contacto entre las secciones que se han mencionado anteriormente se disponen, al lado de la escala de medición 29, pares de imanes que se componen respectivamente de dos imanes 6 y 7, cuya distancia central P de la longitud se corresponde respectivamente a una sección 29a, 29 b o 29c de la escala de medición 29. El objeto que realiza un movimiento respecto a los pares de imanes 6, 7 está formado, en el caso representado, por un carro 32, que se puede mover de un lado a otro a lo largo de carriles de guía 33, de los cuales solamente se muestra uno. En el carro 32 se fija un cabezal sensor 34, que, como se puede observar en la Figura 13, comprende un componente electrónico de barrido 35 que lee la codificación y dos bobinas 4, de las cuales, cada una rodea a su vez un muelle 5.

Cuando el cabezal sensor 34 pasa de izquierda a derecha junto al par de imanes 6, 7 dibujado a la izquierda en las Figuras 10 y 11, las bobinas 4, 4 comunican a una memoria no volátil de un dispositivo electrónico de evaluación, que la línea de separación 36 entre las secciones 29 a y 29b se ha sobrepasado y que el cabezal sensor 34 se sitúa en la zona de la sección 29 b. Allí, el dispositivo electrónico de barrido 35 determina una posición absoluta, que, en el interior de la sección 29b, es decir, en la zona de la distancia P, solamente se presenta una vez sobre la sección 29 b. A partir del valor almacenado en la memoria no volátil, obtenido con ayuda de las bobinas 4 y el valor leído actualmente mediante el dispositivo electrónico de barrido 25 se puede determinar la posición absoluta del carro 32 sobre la bancada 31 de la máquina-herramienta.

El uso de dos sistemas de medición de trayectoria que se componen respectivamente de un muelle 5 y una bobina 4 es razonable, siempre que por la distancia espacial de los muelles 5, los posibles errores de posición de los imanes 6, 7, en el marco de tolerancias de la construcción admisibles, no conduzcan a errores en la identificación de las secciones a-c de la escala de medición lineal 29. La solución descrita permite sustituir escalas de medición lineales largas, y como consecuencia, caras, por varias escalas de medición lineales cortas que se pueden producir con una complejidad claramente menor.

Si el imán 6, en el caso de las Figuras 3a a 3d, se aproxima al muelle de hojas 5, se produce, debido a la fuerza de atracción entre el imán 6 y el muelle de hojas 5, una determinada aceleración del árbol de accionamiento del contador de revoluciones. La aceleración se releva por una desaceleración en cuanto el muelle de hojas 5 sea arrastrado por el imán 6, y, como se representa en la Figura 3c, se desvíe. La desaceleración se suprime bruscamente en cuanto el extremo libre del muelle de hojas 5 salta hacia el imán 7 en cierta medida. La falta de desaceleración se extiende solamente durante un pequeño momento, debido a que a continuación, el imán 7 desvía de nuevo el muelle de hojas 5, lo que a su vez conduce a una demora en el movimiento del árbol del contador de revoluciones. Esta demora desaparece en cuanto la fuerza de retorno del muelle de hojas 5 supera la fuerza de atracción entre el mismo y el imán 7. Como se ha mencionado al principio, los pulsos de momento de giro que se producen debido al contexto que se ha descrito anteriormente, particularmente en contadores de revoluciones, con los están equipados motores relativamente pequeños, tienen un efecto perturbador, y esto dejando de un lado el hecho de que el muelle de hojas, por la influencia de los pulsos, es impelido para oscilar, y se puede producir un desarrollo de ruidos.

En las Figuras 14a a 14d se representa esquemáticamente, cómo se pueden debilitar los pulsos de momento de giro que se han descrito en el sentido de la invención de tal modo que ya no se presentan con efecto perturbador. Al contrario que en el caso de las Figuras 3a a 3d, en las Figuras 14a a 14 d, los ejes longitudinales de las superficies de los polos esencialmente rectangulares de los imanes permanentes de polaridad opuesta 44, 45 en movimiento y las superficies frontales del muelle de hojas 46 fijo adoptan un ángulo \alpha respecto a la tangente 47 de la trayectoria de movimiento 48 de los imanes 44, 45 configurada en este documento como un círculo. El ángulo \alpha es claramente menor de 90º y se sitúa en la práctica entre 20 y 30º. Si, en el caso representado, los imanes 44, 45 se mueven hacia el muelle de hojas 46, se produce solamente un momento de giro de aceleración reducido, ya que el muelle de hojas 46 orienta hacia el imán 44 solamente su lado estrecho. Si el muelle de hojas 46, como se muestra en la Figura 14b, alcanza la zona de la superficie del polo del imán 44, el imán 44 está destinado a sujetar el muelle de hojas 46, debido al efecto de reluctancia, en su eje central en la medida de lo posible. Con el movimiento de avance del imán 44, como consecuencia, el muelle de hojas 46 se presiona un tramo determinado desde su posición inicial hacia el interior, es decir, en el sentido del eje longitudinal 49 del contador de revoluciones. Si la fuerza de retorno del muele de hojas 46 supera la fuerza de reluctancia, el muelle de hojas 46 salta desde su posición indicada en la Figura 14c con un trazo de rayas hasta la posición representada con una línea entera. Se produce el cambio de flujo magnético brusco que también se utiliza en los dispositivos que se han descrito anteriormente para la generación de un impulso de tensión. Si los imanes 44, 45 dispuestos contiguos se mueven, como se indica en la Figura 14 b, el imán 45 libera de nuevo el muelle de hojas 46. Debido a que el muelle de hojas 46 sale con su lado estrecho de la zona de influencia del imán 45, y esto, por cierto, en una posición que se corresponde con su posición inicial, el momento de frenado que se genera hasta la salida, se mantiene pequeño.

Con una inversión del movimiento de los imanes permanentes 44, 45 el muelle de hojas 46 es atraído por el imán 45 y se desvía por el mismo hacia el exterior. A continuación salta, con generación de un impulso de tensión, hacia el imán 44, desde el cual finalmente, en la posición de acuerdo con la Figura 14a, se libera de nuevo.

Las superficies de los polos de los imanes 44, 45 y la superficie frontal del muelle de hojas 46 orientada hacia las superficies de los polos durante la generación de la tensión, como ya se ha mencionado anteriormente, se configuran esencialmente rectangulares, donde no se excluyen curvaturas de los lados longitudinales de los rectángulos. Esto último se aplica particularmente para los lados longitudinales que se ponen en contacto de los imanes 44, 45 dispuestos contiguos. Se ha demostrado que son ventajosos cortes transversales rectangulares de los imanes 44, 45, cuya longitud es entre 2 a 3 veces mayor que la longitud del muelle de hojas 46.

La Figura 15 muestra, de forma muy esquematizada, una vista frontal de las partes esenciales para la presente invención de un contador de revoluciones que comprende un árbol hueco 50, donde se ha omitido por motivos de simplicidad un soporte 51 configurado como disco anular, representado en la Figura 16, que lleva los imanes permanentes 44, 45, unido con el árbol hueco 50.

A partir de la Figura 16 se pueden obtener detalles de la fijación del muelle de hojas 46 y de la disposición de una bobina 52 que lo rodea parcialmente. Como se puede observar, el extremo inferior del muelle de hojas 46, con intercalación de un material 53 amortiguador de vibraciones, se fija entre dos placas 54, 55 que se componen preferiblemente de plástico, que se alojan en una cavidad 56 de una pared 57 de la cubierta del contador de revoluciones. El extremo libre del muelle de hojas 46 sobresale por una abertura 58 de una placa de circuitos impresos 59, que, entre otras cosas, lleva la bobina 52.

Las Figuras 17 y 18 representan las posibles modificaciones de la disposición de acuerdo con la Figura 16. En la Figura 17, la bobina 52 se aloja sobre las superficies frontales de las placas 54, 55. En la Figura 18 se utiliza el extremo libre del muelle de hojas 46 como sujeción para la bobina 52.

En la Figura 19 se representan los impulsos de tensión 60, 61 inducidos en la bobina 52 con un número de revoluciones lento dependiendo del sentido de giro indicado por las flechas 62, 63. Se entiende que también con movimientos lineales en el sentido de las flechas 64, 65, se generan impulsos de tensión correspondientes.

La Figura 20 muestra un circuito con cuya ayuda se rectifican los impulsos de tensión 60 ó 61 generados en la bobina 52 por diodos D_{1} o D_{4} y se suministran a un circuito electrónico contador E como tensión de alimentación. Por los diodos de D_{5} y D_{6} se alimenta al circuito contador configurado como circuito microprocesador, dependiendo de la polaridad de los impulsos de tensión generados, adicionalmente una señal aguas arriba ("up") o aguas abajo
("down").

El dispositivo descrito posibilita determinar claramente, solamente con un muelle 46 y una bobina 52, el número de las revoluciones del árbol hueco 50 y su sentido del giro. Si el contador de revoluciones se tiene que unir con un denominado codificador absoluto de rotación única, que, como su propio nombre indica, detecta la posición absoluta en una revolución, mientras que el contador de revoluciones cuenta el número de las revoluciones completas realizadas, se tienen que proporcionar, como se muestra en la Figura 21, a su vez al menos dos bobinas 52 y 52' equipados con muelles 46. Para garantizar en este caso una clara sincronización entre la pieza de rotación única y el contador de revoluciones, la pieza de rotación única, también en este caso se coloca sobre el árbol hueco 50 de tal modo que su transición desde "revolución completa" (= 360º) hasta "comienzo de la revolución" (= 0º) coincide con el eje de simetría 66.

La Figura 22 muestra cómo se pueden rectificar las tensiones generadas en la disposición de acuerdo con la Figura 21 de las bobinas 52 unidas eléctricamente no en serie mediante los diodos D_{1} - D_{4} y se pueden utilizar para la alimentación de un circuito electrónico contador E y como se pueden obtener de manera sencilla por los diodos D_{1} - D_{4} señales aguas arriba ("up") y aguas abajo ("down").

Mientras que en las realizaciones que se han descrito anteriormente, los impulsos de tensión generados en las bobina 52 se utilizan para la alimentación de energía al circuito contador E y para el recuento de las revoluciones, se representa en la Figura 23 una solución en la que la bobina 52 que rodea parcialmente el muelle de hojas 46 y tres pares de imanes permanentes 44, 45; 44', 45' y 44'', 45'' se utilizan solamente para la alimentación energética de un circuito contador E. Para la detección del número de revoluciones, por el contrario, sirve un actuador 67 y tres sensores 68, 69 y 70 fijos que se pueden controlar por el mismo. Cuando en el dispositivo de acuerdo con la Figura 23, los imanes 44, 45 se mueven en el sentido de las agujas del reloj un ángulo \beta, alcanzan la bobina 52 y el muelle de hojas 46 en un momento en el que el actuador 67, después de realizar un movimiento con el mismo ángulo \beta, actúa sobre el sensor 68. Si el soporte para los pares de imanes 44, 45; 44', 45'; y 44'', 45'' y el actuador 67, que también se ha omitido en la Figura 23 por motivos de simplicidad, que en la practica rota por encima del plano del dibujo, sigue a avanzando un ángulo \gamma de 120º, los imanes 44', 45' accionan el muelle de hojas 46, mientras que el actuador 67 activa simultáneamente el sensor 69. Con un giro adicional del soporte por un ángulo \gamma, el par de imanes 44'', 45'' actúan sobre el muelle 46, y el actuador 67 actúa sobre el sensor 70.

En el caso representado, que por otra parte no es necesariamente obligatorio, los pares de imanes 44, 45, 44', 45' y 44'', 45'' que rotan alrededor del eje 49 del contador de revoluciones y los sensores fijos 68, 69, 70 se disponen con un desplazamiento entre sí de respectivamente 120º, donde el sensor 70 de la bobina 52 se dispone diametralmente opuesto. El muelle 46 se acciona, con números de revoluciones bajos, como consecuencia tres veces por cada revolución del árbol hueco 50 del contador de revoluciones. Durante cada accionamiento del muelle 46 o de la bobina 52, simultáneamente uno de los sensores 68, 69, 70 se activa y se investiga su estado mediante el circuito microprocesador E representado en la Figura 24. A partir de la secuencia de los sensores 68, 69 y 70 activados mediante el actuador 67, un microprocesador detecta de manera conocida el sentido del giro y deduce a partir de ello impulsos de recuento agua arriba o aguas abajo. Los impulsos perturbadores, que se pueden presentar, a modo de ejemplo, durante el accionamiento de un freno de inmovilización de un motor en la bobina 52, no conducen a recuentos erróneos, ya que solamente se produce un proceso de recuento cuando la bobina 52 suministra un impulso de tensión y simultáneamente se acciona uno de los sensores 68, 69 y 70.

El actuador 67 puede ser un imán, que, por ejemplo, acciona sensores MR o Hall o también contactos Reed. Sin embargo, también es posible el uso de sensores fotosensibles. En este caso, en el lugar del actuador 67 hay una abertura en el soporte para los pares de imanes, por la que puede pasar un haz de luz de diodos luminosos dispuestos opuestos a los sensores, fijos en el sitio como los mismos.

Claims (24)

1. Un dispositivo para detectar movimientos y/o posiciones de un objeto, en el que dependiendo de los movimientos y/o posiciones del objeto en al menos una bobina, por al menos un campo magnético que realiza un movimiento relativo respecto al bobina y que actúa sobre la misma, se genera respectivamente un impulso de tensión, donde la bobina rodea al menos parcialmente un muelle que se compone de un material magnéticamente conductor, que realiza, bajo influencia del campo magnético, debido al efecto de reluctancia, un movimiento de oscilación, caracterizado porque el campo magnético se genera por un par de imanes de dos imanes (6, 7) contiguos y de polaridad opuesta, que se disponen sucesivamente en el sentido del movimiento del objeto (1, 24, 32) y cuyos ejes longitudinales y los ejes longitudinales de la bobina (4) se orientan esencialmente verticales respecto al sentido del movimiento del objeto y porque los movimientos de oscilación del muelle (5) provocan un cambio de polaridad del campo magnético respecto a la bobina (4) que genera el respectivo impulso de tensión.

2. El dispositivo de acuerdo con los términos generales de la reivindicación 1, caracterizado porque el campo magnético se genera por un par de imanes, cuyos imanes (44, 45) se disponen contiguos observados en el sentido de su movimiento relativo respecto a la bobina (52), donde las superficies de los polos de los imanes (44, 45) y la superficie frontal del muelle de hojas (46) orientada hacia las superficies de los polos de los imanes (44, 45) se configuran esencialmente como rectángulos, cuyos ejes longitudinales presentan un ángulo (\alpha) de menos de 60º respecto a la tangente de la trayectoria de movimiento (48), de los imanes (44, 45), y porque el movimiento de oscilación del muelle (46) provoca un cambio de polaridad del campo magnético en la bobina (52) que genera el respectivo impulso de tensión.

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el muelle (5; 46) se configura como un muelle de hojas fijo por uno de sus extremos.

4. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los imanes (6, 7; 44, 45) directamente contiguos entre sí se unen de forma fija con un soporte en movimiento (1; 26, 31; 51).

5. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el objeto en movimiento (1) está formado por el árbol de un contador de revoluciones.

6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el árbol (1) del contador de revoluciones está provisto de un collar (25) concéntrico que lo rodea al menos parcialmente, en cuya pared interna orientada hacia el árbol (1) se fijan los imanes (6, 7).

7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque en el espacio entre la pared interna (26) del collar (25) y el árbol (1) se dispone al menos una bobina (4) provista de un muelle (5).

8. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1, 3 ó 4, caracterizado porque al menos una bobina (4) provista de un muelle (5) se dispone en un cabezal sensor (34), que se une con un objeto (32) en movimiento a lo largo de una escala de medición (29), donde la escala de medición que se tiene que barrer por el cabezal sensor (34) se compone de al menos dos secciones (29a, 29b),en cuyo sitio de contacto o junta se dispone respectivamente un par de imanes (6, 7) que actúa conjuntamente con la bobina (4).

9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el cabezal sensor (34) está equipado con dos bobinas (4, 4) que rodean respectivamente un muelle (5).

10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9 caracterizado porque la escala de medición (29) se configura como una escala de medición lineal provista de una codificación absoluta (30) que se puede leer mediante un dispositivo electrónico de barrido (35) del cabezal sensor (34).

11. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el objeto en movimiento está formado por el carro (32) de una máquina-herramienta.

12. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque realiza la función de un generador de tensión.

13. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los impulsos de tensión generados se pueden utilizar como señales que se pueden suministrar a un circuito electrónico contador.

14. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los ejes longitudinales de las superficie de los polos de los imanes (44, 45) esencialmente rectangulares adoptan un ángulo (\alpha) de entre 20º y 30º respecto a la tangente de la trayectoria del movimiento de los imanes (44, 45).

15. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2 ó 14, caracterizado porque la anchura y longitud de la superficie de los polos de los imanes (44, 45) es mayor que la anchura y la longitud de la superficie frontal del muelle de hojas (46).

16. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque la longitud y anchura de las superficies de los polos de los imanes (44, 45) comprenden respectivamente un múltiplo de la longitud y anchura de la superficie frontal del muelle de hojas (46).

17. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 ó 14 a 16, caracterizado porque el muelle de hojas (46), en su extremo alejado de las superficies de los polos de los imanes (44, 45) que pasan junto al mismo, se fija entre dos placas de sujeción (54, 55) provistas de insertos de amortiguación.

18. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el extremo libre del muelle (5; 46) sobresale ligeramente por el extremo de la bobina (4; 52) que lo rodea.

19. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 ó 14 a 18, caracterizado porque el soporte (51) está formado por un disco unido con el árbol (50) de un contador de revoluciones.

20. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque a los imanes (6, 7; 44, 45) dispuestos por pares se asignan varias bobinas (4, 4'; 52, 52') equipadas respectivamente con un muelle (5; 46).

21. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque a los imanes (6, 7; 44, 45) que se desplazan con el árbol (1; 50) se asignan dos bobinas (4, 4'; 52, 52') equipadas respectivamente con un muelle (5; 46), cuya distancia entre sí es mayor que la extensión de los imanes (6, 7; 44, 45) en el sentido de su movimiento.

22. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque dos bobinas (4, 4'; 52, 52') se unen respectivamente entre sí eléctricamente no en serie.

23. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 ó 14 a 22, caracterizado porque está provisto de sensores (68-70) que se pueden someter a al menos un actuador (67), que sirven para la detección de los movimientos y/o posiciones de un objeto, mientras que los imanes (44, 45; 44', 45'; 44'', 45'') se utilizan solamente para el suministro de energía a un circuito microprocesador (E).

24. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado porque el actuador (67) se configura como un imán y los sensores como sensores MR o Hall (68-70).