ES2291774T3 - Unidad de exploracion de un dispositivo de medicion de posicion. - Google Patents
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Abstract
Una unidad de exploración del dispositivo de medición de posición para la exploración fotoeléctrica de una escala de medición (1) en una distancia de exploración fija A, con un soporte (3), en el que se puede ajustar una sujeción (5), que comprende una fuente de luz (6) un dispositivo de formación de haz (7) y una placa de exploración (8), caracterizada porque el soporte (3) presenta una cavidad (4) con superficies de guía (10, 11), en las que la sujeción (5) se puede desplazar en el sentido de la distancia de exploración A y girar en todas las direcciones, apoyándose la sujeción (5) en las superficies de guía (10, 11) del soporte (3) en varios puntos (111, 112, 113) y porque la sujeción (5) se puede fijar después del ajuste realizado en estos puntos (111, 112, 113) en el soporte (3).
Description
Unidad de exploración de un dispositivo de
medición de posición.
La invención se refiere a una unidad de
exploración de un dispositivo de medición de posición de acuerdo con
los términos generales de la reivindicación 1.
En el documento US 4.593.194 se describe una
unidad de exploración genérica para la exploración fotoeléctrica de
una escala de medición. La unidad de exploración se compone de una
sujeción, en la que se fijan una fuente de luz, una lente, una
placa de exploración y un dispositivo de detección orientados entre
sí. Tal sujeción se puede fabricar de for-
ma relativamente sencilla y se pueden fijar de forma automática los elementos de construcción dispuestos en la misma.
ma relativamente sencilla y se pueden fijar de forma automática los elementos de construcción dispuestos en la misma.
Para la exploración correcta de la escala de
medición se requiere que la distancia de la placa de exploración
respecto a la escala de medición se ajuste exactamente dependiendo
de los parámetros de red. Adicionalmente se requiere que la
posición angular de la red de exploración de la placa de exploración
se ajuste se ajuste de forma correspondiente a los requerimientos
adaptándose a las subgraduaciones de la red de la escala de
medición.
Para ello, de acuerdo con el documento US
4.593.194, la sujeción esta provista de una pieza de extensión
tubular, que se encaja sobre una clavija cilíndrica como soporte.
La sujeción se puede desplazar en la clavija, por lo que se puede
ajustar la distancia de exploración, y además de esto, la sujeción
se puede girar alrededor de la clavija en un plano horizontal, por
lo que se posibilita el ajuste del ángulo de Moiré. Después del
ajuste realizado, la sujeción se fija mediante pinzamiento en la
clavija.
En esta configuración es desventajoso que la
clavija solamente permite un giro en el plano horizontal, y que por
lo demás, la pieza de extensión aumenta el tamaño de construcción de
la unidad de exploración.
En el documento EP 0 548 848 A1, en las Figuras
13A y 13C, se representa una unidad de exploración de un dispositivo
de medición longitudinal, en el que un grupo de construcción, que
comprende una fuente de luz, una lente y una red en una cavidad de
un soporte, se puede ajustar libremente respecto a otras piezas de
construcción de la unidad de exploración. Después del ajuste
realizado, el grupo de construcción se fija en el soporte mediante
tornillos, y se fija adicionalmente mediante un adhesivo.
La fijación con cierre de fuerza mediante
tornillos en el interior de la cavidad es compleja y, por norma,
conduce a un desajuste. Las hendiduras adhesivas para el adhesivo,
además, son relativamente grandes, lo que se manifiesta de forma
desventajosa sobre la firmeza y la estabilidad a largo plazo.
Por lo tanto, es objetivo de la presente
invención proporcionar una unidad de exploración con la que sea
posible una forma de construcción miniaturizada y que posibilite un
ajuste flexible y en la que las piezas de construcción, después del
ajuste realizado, sean estables a largo plazo y se puedan fijar de
forma sencilla.
Este objetivo se resuelve por la unidad de
exploración con las características de la reivindicación 1.
En las reivindicaciones dependientes se indican
realizaciones ventajosas.
Se indican ventajas y detalles de la invención
en la siguiente descripción de ejemplos de realización mediante las
Figuras.
Se muestra
En la Figura 1, una representación despiezada de
un dispositivo de medición longitudinal con una unidad de
exploración de acuerdo con la invención;
En la Figura 2, El dispositivo de medición
longitudinal de acuerdo con la Figura 1 en el estado montado en un
corte longitudinal;
En la Figura 3, la zona de la unidad de
exploración del dispositivo de medición longitudinal en una vista en
alzada;
En la Figura 4, la sujeción de la unidad de
exploración en un corte transversal representada de forma
aumentada;
En la Figura 5, una primera vista en
perspectiva de la sujeción;
En la Figura 6, una segunda vista en perspectiva
de la sujeción y
En la Figura 7, una placa de exploración.
Se describe un ejemplo de realización de la
invención mediante las Figuras 1 a 7. La explicación de la invención
se realiza mediante un dispositivo de medición longitudinal, sin
embargo, la invención también se puede emplear de forma análoga en
un dispositivo de medición de ángulo.
La Figura 1 muestra una representación
despiezada espacial del dispositivo de medición longitudinal
configurado de acuerdo con la invención y la Figura 2 muestra este
dispositivo de medición longitudinal en el estado montado. Este
dispositivo de medición longitudinal comprende una escala de
medición lineal 1 con una graduación de medición 101 y una unidad
de exploración 2 desplazable para la medición de la posición
respecto a la escala de medición 1 en el sentido de la medición X.
En el desplazamiento relativo, la unidad de exploración 2 barre la
escala de medición 1 fotoeléctricamente de manera conocida y genera
señales de exploración eléctricas dependientes de la posición para
la colocación de dos piezas de construcción desplazables entre sí,
donde las piezas de construcción, en las que se dispone el
dispositivo de medición longitudinal, pueden ser de cualquier tipo,
pueden ser, por ejemplo, piezas de construcción de una
maquina-herramienta, de un motor eléctrico o de un
aparato litográfico. La graduación de medición 101 puede ser un
patrón incremental o un patrón de una o varias pistas codificado de
forma
absoluta.
absoluta.
Para la medición de la posición exacta se
requiere que la unidad de exploración 2 explore la graduación de
medición 101 de la escala de medición 1 en una distancia de
exploración A fija constante. Para garantizar esto, la unidad de
exploración 2 se lleva por elementos de guía o elementos de rodillo
1 de manera conocida en la escala de medición 1 propiamente dicha o
sobre un soporte de la escala de medición 1 de forma exactamente
paralela respecto a la escala de medición 1 en el sentido de la
medición X.
La unidad de exploración 2 se compone de un
soporte 3 con una cavidad 4 para el alojamiento ajustable de una
sujeción 5. En la sujeción 5, orientadas entre sí, se monta una
fuente de luz 6, una lente 7 como dispositivo de formación de haz y
una placa de exploración 8. Para el montaje automatizado de la
fuente de luz 7, la misma se puede encajar en un casquillo 9, que a
su vez se fija en la sujeción 5. En vez de una lente 7, también se
puede usar un dispositivo de formación de haz en forma de un
dispositivo lenticular o una lente Fresnel.
Las superficies 10, 11 de la cavidad 4 forman
una guía, en la que la sujeción 5 se puede deslizar en el sentido
de la distancia de exploración A, es decir, vertical respecto al
plano E de la graduación de medición 101 que se tiene que explorar.
Una de estas superficies de guía 10 es una superficie cilíndrica,
que por un lado es paralela al sentido de la distancia de
exploración A, y por otro lado, está curvada con forma de arco
circular, donde el eje del arco circular es paralelo al sentido de
la distancia de exploración A. En esta superficie de guía 10 del
soporte 3 se apoya una superficie 12 correspondientemente curvada de
la sujeción 5. Esta superficie 12 es una superficie cilíndrica
curvada de forma convexa con un radio de curvatura que se
corresponde a la superficie de guía 10, como se representa de forma
aumentada la Figura 5.
Para el ajuste sin holgura de la superficie 12
de la sujeción 5 a la superficie de guía 10 de soporte 3, se
dispone, opuesta a la superficie 12 cilíndrica curvada en la
sujeción 5 un elemento de muelle 13 (Figura 6). Este elemento de
muelle 13 es una pestaña elástica moldeada en la sujeción 5 con un
saliente moldeado en la misma esférico 14 para el apoyo elástico en
una superficie de guía adicional 11 de la cavidad 4 del soporte 3.
Esa superficie de guía adicional 11 es un surco con forma de V o U
11, que discurre en el sentido de la distancia de exploración A y
forma una guía lineal para el saliente 14. El saliente 14, por lo
tanto, es un elemento de guía para la sujeción 5.
La sujeción 5 también se configura para el
ajuste de la posición angular respecto a la escala de medición 1,
de forma que pueda girar en todos los sentidos en la cavidad, es
decir, alrededor de los tres ejes de giro. El ajuste del ángulo de
Moiré, es decir, el giro de la sujeción 5 en un plano paralelo al
plano E y alrededor de un eje de giro D1 paralelo a la distancia de
exploración A, en el ejemplo de realización representado, es
posible de forma particularmente exacta. La graduación de
exploración 801 representada en la Figura 7 de la placa de
exploración 8 se orienta respecto a la graduación de medición 101.
El eje de giro D1 atraviesa el punto central del saliente esférico
14 y se dispone a distancia del eje óptico O de la lente 7, por lo
que se consigue una desmultiplicación del movimiento de giro. El
radio de curvatura del arco circular de la superficie de guía 10
del soporte 3 es por lo tanto mayor que la distancia entre el eje
óptico O y esta superficie de guía 10. El radio de curvatura de la
superficie 12 se corresponde al menos considerablemente a la
distancia entre el punto central del saliente 14 y la superficie de
guía 10 en el soporte 3. La superficie 12 se curva al menos de la
manera representada, sin embargo, también se puede curvar
adicionalmente en otras direcciones, particularmente una superficie
esférica con un radio que se corresponde a la distancia respecto al
eje de giro D1. Sin embargo, las desviaciones de este radio teórico
no son criticas, debido a que por el elemento de muelle 13 por un
lado se garantiza que el saliente 14 se mantenga en contacto con la
ranura 11, y por otro lado, la superficie curvada 12 se mantenga al
menos parcialmente en contacto con la superficie de guía 10.
La sujeción 5 se pone en contacto, por lo tanto,
en cada posición de ajuste con el soporte 3 en el interior de la
cavidad 4 en varios puntos 111, 112, 113. Estos puntos 111, 112, 113
posibilitan, después del ajuste realizado, una fijación o sujeción
sin fuerza, y a pesar de ello, estable, de la sujeción 5 en el
soporte 3 mediante una unión de material, particularmente soldado,
adhesión o termosoldado. Con la adhesión se garantiza que no se
produzcan hendiduras de adhesión o solamente pocas, esto tiene la
ventaja de que el hinchamiento inherente a los adhesivos no pueda
provocar un desajuste. El termosoldado o fusión se puede usar de
forma particularmente ventajosa, particularmente el soldado con un
rayo láser, cuando la sujeción 5 y el soporte 3 se componen de
plástico, por ejemplo, de policarbonato reforzado con fibra de
vidrio.
Como se ha mencionado anteriormente, la sujeción
5 se pone en contacto con el soporte 3 en la cavidad 4 en cada
posición de ajuste en varios puntos 111, 112, 113. Estos puntos 111,
112, 113 se distribuyen de manera ventajosa en el espacio a lo
largo de la periferia de la cavidad 4, como se representa en la
Figura 3. El término punto comprende líneas y zonas superficiales,
de manera que se realiza la unión de material de zonas
superficiales 111, 112, 113 distanciadas entre sí.
El ajuste que se ha mencionado de la sujeción 5
en la cavidad 4 del soporte 3 se realiza particularmente porque la
sujeción 5 comprende superficies de ataque 90 para una herramienta
de ajuste, por las que ataca la herramienta. La herramienta de
ajuste es particularmente un manipulador (robot) que se controla
dependiendo de las señales de exploración momentáneas de la unidad
de detección 15, que rodea la sujeción 5 por las superficies de
ataque 90. Para esto, las superficies de ataque 90 sobresalen de la
cavidad 4 del soporte 3.
En el ejemplo representado, en el soporte 3 se
fija una unidad de detección 15. Esta unidad de detección 15 puede
ser una placa de circuitos impresos con fotorreceptores,
alternativamente se puede configurar como dispositivo de detección
estructurado, donde el dispositivo de detección forma en este caso
simultáneamente la placa de exploración. La unidad de detección 15
también se puede montar de forma no representada en la sujeción
5.
Claims (11)
1. Una unidad de exploración del dispositivo de
medición de posición para la exploración fotoeléctrica de una
escala de medición (1) en una distancia de exploración fija A, con
un soporte (3), en el que se puede ajustar una sujeción (5), que
comprende
una fuente de luz (6)
un dispositivo de formación de haz (7) y
una placa de exploración (8),
caracterizada
porque
el soporte (3) presenta una cavidad (4) con
superficies de guía (10, 11), en las que la sujeción (5) se puede
desplazar en el sentido de la distancia de exploración A y girar en
todas las direcciones, apoyándose la sujeción (5) en las
superficies de guía (10, 11) del soporte (3) en varios puntos (111,
112, 113) y porque la sujeción (5) se puede fijar después del
ajuste realizado en estos puntos (111, 112, 113) en el soporte
(3).
2. La unidad de exploración de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque la sujeción (5) se
fija en estos puntos (111, 112, 113) con unión de material en el
soporte (3), particularmente se adhiere, termosuelda o suelda.
3. La unidad de exploración de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizada porque la sujeción (5) y el
soporte (3) se componen de plástico y porque la sujeción (5) está
soldada en los puntos mencionados (111, 112, 113) en el soporte
(3).
4. La unidad de exploración de acuerdo con una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
sujeción (5) se apoya en las superficies de guía (10, 11) con
pretensión.
5. La unidad de exploración de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizada porque esa pretensión está
producida por un elemento de muelle (13) dispuesto en la sujeción
(5).
6. La unidad de exploración de acuerdo con una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque una
de las superficie de guía (10) por un lado está curvada con forma
circular, donde el eje D1 del arco circular es paralelo al sentido
de la distancia de exploración A y este eje forma un eje de giro D1,
alrededor del cual puede girar la sujeción (5).
7. La unidad de exploración de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizada porque el dispositivo de
formación de haz es una lente (7) con un eje óptico (0), y porque
el radio del arco circular de la superficie de guía (10) es mayor
que la distancia entre el eje óptico (0) y la superficie de guía
(10).
8. La unidad de exploración de acuerdo con una
de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizada porque la
superficie de guía (10) por otro lado es paralela al sentido de la
distancia de exploración A y forma de este modo una superficie
cilíndrica.
9. La unidad de exploración de acuerdo con una
de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque la
sujeción (5) comprende una superficie (12) que se apoya en la
superficie de guía (10), que tiene la misma curvatura con forma de
arco circular que la superficie de guía (10).
10. La unidad de exploración de acuerdo con una
de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque una
superficie de guía adicional (11) del soporte (3) esta formada por
un surco (11) que discurre en el sentido de la distancia de
exploración A, en el que engrana un elemento de guía (14) de la
sujeción (5) pretensado por el elemento de muelle (13).
11. La unidad de exploración de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque el elemento de guía
(14) presenta una superficie curvada esférica, cuyo punto central de
la curvatura pasa por el eje de giro D1, alrededor del cual puede
girar la sujeción (5).
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