ES2626123T3 - Método para ajustar la fuente de luz de un dispositivo electrónico de alineación - Google Patents

Método para ajustar la fuente de luz de un dispositivo electrónico de alineación Download PDF

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ES2626123T3 ES10197220.6T ES10197220T ES2626123T3 ES 2626123 T3 ES2626123 T3 ES 2626123T3 ES 10197220 T ES10197220 T ES 10197220T ES 2626123 T3 ES2626123 T3 ES 2626123T3
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Abstract

Método para ajustar el haz de luz (81) de un dispositivo de alineación (15, 16, 17, 18, 90), que comprende los pasos de: respectivo montaje del primer (15) y segundo (16) componente del dispositivo de alineación en un primer (1) y en un segundo (2) eje que están conectados entre sí mediante un acoplamiento (3), utilizar un ordenador (90) del dispositivo de alineación para ajustar la dirección de la emisión de un haz de luz (81) desde una fuente de luz (82), que está dispuesta en el primer componente (15) del dispositivo de alineación respecto a un detector (83) que está ubicado en al menos uno de los primeros (15) y segundos (16) componentes del dispositivo de alineación para colocar un punto de impacto (20) del haz de luz (81) en una zona predefinida del detector (83), es decir, cerca de un centro del detector (83), estando la fuente de luz (82) montada sobre una placa separada (12) que se puede inclinar, provocando el ordenador (90) que los motores dispuestos en el primer componente (15) y conectados al elemento portante de la fuente de luz (82) ajusten la placa (12) y la posición de la fuente de luz (82) y, a continuación, inicien la detección del estado de alineación de los ejes (1,2) uno respecto al otro, girando en diferentes posiciones los ejes (1, 2) en los que están montados el primer (15) y el segundo (16) componente, transmitiéndose comandos de control a los motores mediante los elementos de control del ordenador (90) para activar los motores.

Description

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DESCRIPCION
Metodo para ajustar la fuente de luz de un dispositivo electronico de alineacion Descripcion
El invento trata de un metodo para ajustar la fuente de luz de un dispositivo electronico de alineacion, simplificando la operacion mediante un ajuste motorizado de la fuente de luz.
Tecnica anterior
La solicitud de patente alemana DE 39 11307 A1 y la correspondiente patente norteamericana n°. 5.026.998 y la solicitud de patente alemana DE 38 14 466 A1 y la correspondiente patente norteamericana n° 6.356.348 describen que la alineacion de dos ejes acoplados que, por ejemplo, conectan un motor a una bomba accionada por motor, se puede comprobar y corregir por medio de dos componentes del dispositivo de alineacion que estan unidos a estos ejes, comprendiendo dichos componentes al menos una fuente de luz, preferentemente un laser semiconductor o un diodo emisor de luz, y al menos un detector. Un tercer componente que, igualmente, pertenece al dispositivo de alineacion, es un ordenador portatil para la visualizacion de la desalineacion y correcciones requeridas. Cuando los dos primeros componentes del dispositivo de alineacion estan sujetos en los ejes, como resultado de la desalineacion existente, el ajuste de la direccion del rayo laser, que puede realizarse con gran precision tiene lugar con el objetivo de que el rayo laser impacte aproximadamente en el centro de la zona del detector. Este ajuste del laser se realiza manualmente con tornillos y manivelas adecuadas. Esto es especialmente diffcil si, por un lado, debe observarse el objetivo del rayo laser que puede montarse en el segundo eje y, al mismo tiempo, deben accionarse las sujeciones de los tornillos, los componentes del dispositivo de alineacion que contienen la fuente de laser que esta situada en el primer eje. Este objeto se dificulta adicionalmente debido a condiciones de luz deficientes, a un entorno rugoso y, a menudo, a una mala accesibilidad del espacio entre el motor y la maquina.
Los documentos US 4 518 855, US 5 026 998, US 4 709 485 y DE 199 07 880 describen tecnologfas de alineacion de ejes que utilizan detectores de luz sensibles a la posicion. Todo ajuste del haz de luz se realiza manualmente. Los documentos US 2002/0101581 y US 2004/0008339 describen un procedimiento para ajustar una fibra optica midiendo la intensidad de la luz detectada. El documento US 4 774 405 utiliza luz polarizada y una tecnologfa de colimador para la deteccion de paralelismo.
Resumen del invento
El invento se define de acuerdo con la reivindicacion independiente 1 del metodo. Los modelos de fabricacion preferentes estan sujetos a las reivindicaciones dependientes 2 a 6. El invento facilita y automatiza el ajuste de la direccion del haz de laser con relacion al menos a un detector mediante la provision de un accionamiento motorizado para el ajuste de precision del laser en la parte del dispositivo que contiene el laser. El ordenador del dispositivo de alineacion cuya pantalla representa el desalineamiento existente y da instrucciones para la correccion, esta disenado de acuerdo con el invento para el control de los motores que se producen a partir de este dispositivo de evaluacion a traves de su dispositivo de entrada. Un metodo de acuerdo con el invento que utiliza este dispositivo requiere el ajuste requerido de la direccion del rayo laser hacia el centro de la superficie del detector para ser realizado automaticamente bajo el control del ordenador del dispositivo de alineacion por medio de los motores del dispositivo despues del montaje de los componentes correspondientes del dispositivo de alineacion sobre los ejes; por lo tanto, se realiza antes el proceso actual de alineacion.
Un modelo de fabricacion del metodo comprende ajustar la direccion del haz de laser por medio del ordenador del dispositivo de alineacion mediante el accionamiento motorizado. En el propio proceso de alineacion, si los ejes son convertidos en diferentes posiciones angulares, es posible que el punto de impacto del rayo laser alcance el borde del detector. A traves de este segundo metodo de ajuste de la direccion del rayo laser por medio del ordenador del dispositivo de alineacion mediante el accionamiento motorizado con el eje estacionario, el punto de impacto del rayo laser se desplaza de nuevo mas cerca del centro de la zona del detector si este hubiera llegado de antemano demasiado cerca del borde del detector.
En un modelo de fabricacion adicional del metodo de acuerdo con el invento, la direccion del haz de luz es cambiada por el ordenador del dispositivo de alineacion de acuerdo con el invento entre dos direcciones predefinidas, por ejemplo, golpeando dos topes mecanicos. Entonces, la distancia entre los dos componentes del dispositivo de alineacion se determina automaticamente por los puntos de impacto del haz de luz en el detector que se mide en estas dos direcciones predefinidas del haz de luz.
El invento se describe a continuacion con mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
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Breve descripcion de los dibujos
La figura 1, es una vista en perspectiva de componentes importantes del dispositivo de ajuste.
La figura 2, representa esquematicamente un dispositivo de alineacion que incorpora el dispositivo de ajuste.
Descripcion de los modelos de fabricacion
Convencionalmente, los dispositivos de alineacion estan fijados sobre ejes mediante un bloque metalico con un rebaje prismatico unido al eje con una cadena. Este bloque metalico lleva dos varillas redondas que discurren esencialmente radialmente, pero paralelas entre sf El cabezal de medicion actual que esta provisto de dos tubos metalicos 13, 14, que estan acoplados a las varillas, se desliza sobre estas varillas. Cuando el cabezal de medicion se ha movido a la posicion correcta, se puede fijar con abrazaderas de tornillo. Una placa de soporte 11 para los componentes del cabezal de medicion esta fijada sobre los tubos 13, 14. Dado que los tubos 13, 14 se extienden esencialmente de forma radial con relacion al eje (vease la orientacion en uso de las placas en la figura 2), el eje-y de la figura 1 para un eje que corre horizontalmente es similar a una direccion de carrera radial. Cuando el laser esta montado en la parte superior del eje, la direccion de observacion a lo largo del eje-y corresponde a una vista desde arriba o desde abajo.
La fuente de luz esta montada sobre una placa separada 12. Esta fuente de luz es un laser semiconductor o un LED que esta montado en una carcasa 82 y que emite un haz de luz 81 en la direccion del eje-z que corresponde al eje longitudinal del eje 1. La segunda placa 12 esta fijada de forma segura sobre la placa de soporte 11, pero puede inclinarse dentro de ciertos limites. En la representacion simplificada de la figura 1, la placa de soporte 11 presenta dos cojinetes 21, 22. Junto con estos cojinetes de punta, dos orificios 25, 26 conforman las esquinas de un rectangulo. Estos orificios estan provistos de roscas internas (no mostradas). Desde la parte trasera de la placa de soporte 11, se atornillan a traves de estos orificios dos tornillos 23, 24, cuyas puntas se utilizan igualmente como cojinetes para la segunda placa 12.
Esta placa 12 esta provista de apoyos 51-54 para los cojinetes de punta. A lo largo del borde 71 de la primera placa 11 se encuentra una superficie de soporte (no mostrada) sobre la que descansa el borde 72 de la placa 12. De tal modo que las placas 11, 12 puedan estar conectadas entre sf, presentan unas fijaciones 31-34, 61-64, en las que se pueden usar muelles helicoidales. Estas fijaciones pueden ser, por ejemplo, arcos de alambre hemisfericos o pernos de ojo. En la practica, estas fijaciones 31-34, 61-64 no estan montadas sobre las superficies 73, 74 de las placas 11, 12, pero sf sobre las superficies opuestas. Los muelles helicoidales se grnan entonces alrededor de las superficies pequenas (por ejemplo, 71, 72) de las placas 11, 12. La figura 1 es una representacion simplificada.
En este punto, si el tornillo 24 en la placa 11 es girado, este movimiento produce esencialmente la inclinacion de la placa 12 alrededor del eje-y, mientras se gira el tornillo 23 se produce una inclinacion alrededor del eje-x. La representacion en la figura 1 generalmente no se implementa de esta manera. Por un lado, no se debe perforar la placa de soporte y, por otro lado, es mas util como resultado de las condiciones tridimensionales de apriete, operar los tornillos desde la parte superior y disponerlos con sus ejes en consecuencia paralelos al eje-y. Entonces, es necesario convertir el movimiento axial de los tornillos en inclinacion de la placa 12 por medio de manivelas de campana u otros dispositivos adecuados. Un experto en la tecnica conoce metodos adecuados para expandir el dispositivo para bascular mediante un soporte adecuado, superficies que sobre las superficies 71, 72 y las otras seis superficies mas pequenas de las placas 11, 12, posicionan las dos placas en relacion con una sin producir un cambio en la direccion X y z, cuando los dispositivos de alineacion estan girados en la medicion con los ejes a los que estan unidos.
En la figura 2, se muestran los dos ejes 1, 2 y el acoplamiento 3 que conecta estos ejes. Un primer componente 15 del dispositivo de alineacion esta montado en el primer bloque metalico 17 y un segundo componente 16 del dispositivo de alineacion esta montado sobre un segundo bloque metalico 18. En la parte superior del primer componente 15 esta la fuente de luz 82 que emite el haz de luz 81 en direccion hacia el segundo componente 16. Este segundo componente 16 contiene un reflector 6 que se realiza en este caso como un prisma con dos superficies reflejadas 6a y que refleja el haz de luz 81 como un haz de luz 81a de vuelta al primer componente 15, donde incide sobre el detector 83 en el punto de impacto. En el primer componente 15, la fuente de luz 82 esta montada sobre las placas 11, 12 mostradas en la figura 1, de manera que pueden ajustarse mediante un motor. Los motores que estan situados en el primer componente 15 para ajustar la placa 12 con respecto a la placa 11 son activados por el ordenador 90 del dispositivo de alineacion que esta conectado al primer componente 15, ya sea por medio de un cable 91 o inalambricamente.
De acuerdo con el invento en este punto, existe un ajuste motorizado que hace posible que el personal realice el ajuste a menudo necesario del haz de laser con respecto al punto de impacto deseado sin tocar los componentes 15, 16. El accionamiento del motor o motores puede hacerse a traves de controles que estan situados en el ordenador 90, los cuales estan asociados al dispositivo de alineacion, siendo el ordenador en cualquier caso
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necesario para la visualizacion de los datos de alineacion y las correcciones necesarias. Alternativamente, el ajuste motorizado de la posicion de impacto del haz de luz sobre el detector tambien puede llevarse a cabo automaticamente por medio de un programa en el ordenador 90.
De este modo, el invento permite eliminar la necesidad de que el posicionamiento preciso del punto de impacto 20 del haz de laser en el detector se tenga que realizar manualmente, (siendo suficiente alinear manualmente el haz de laser con respecto al detector solo aproximadamente), despues de la primera fijacion de los bloques metalicos 17, 18 sobre los ejes 1, 2, y por lo tanto, antes del comienzo de la medicion de alineacion real. La alineacion exacta de la fuente de luz en el componente 15 puede tener lugar de acuerdo con el invento porque el ordenador de alineacion 90 produce el ajuste de las placas 11, 12 una con respecto a la otra por medio de un motor hasta que el punto de impacto 20 se apoya en una zona central determinada alrededor del centro del detector 83. El tamano de esta zona central puede ser, por ejemplo, el 20% del area del detector 83.
En otro aspecto del invento, el ajuste motorizado se usa para ensanchar el intervalo de medicion del detector. Con el fin de determinar la alineacion, es necesario que los ejes 1, 2 se transformen en diferentes posiciones con los bloques metalicos 17, 18 y los componentes 15, 16 montados sobre ellos. Esta rotacion se indica en la figura 2 por las flechas curvas que rodean a los ejes 2, 3. Como resultado de esta rotacion, puede ocurrir que el punto de impacto 20 abandone la superficie utilizable del detector 83. Entonces, de acuerdo con la tecnica anterior descrita en la patente US 6. 040. 903, es necesario cambiar la posicion de uno de los dos componentes 15, 16 y los bloques metalicos 17, 18 que los soportan sobre el eje respectivo girando el respectivo componente y el bloque metalico que lo lleva alrededor del eje, de manera que el punto de impacto 20 del detector 83 vuelve a descansar cerca del centro del detector 83.
El ajuste motorizado de acuerdo con el invento hace ahora posible el seguimiento del haz de luz y, por tanto, del punto de impacto 20 sin intervenir en el montaje de los componentes 15, 16 sobre los ejes 1,2 cuando el punto de impacto 20 ha alcanzado la zona de borde del detector 83. El tamano de la zona de borde puede ser del 10% o 5% del area del detector. Un programa en el ordenador 90, que utiliza el movimiento precedente del punto de impacto 20 sobre el detector 83 que ha sido producido por la rotacion de los ejes 1, 2, calcula en que direccion y en que cantidad debe ajustarse la direccion de la fuente de luz y provoca el ajuste correspondiente accionando los motores y, por lo tanto, un correspondiente desplazamiento relativo de las placas 11, 12. Cuando el punto de impacto 20 vuelve a reposar, entonces en una zona dada alrededor del centro de la superficie utilizable del detector 83, la rotacion de los ejes 1,2 puede continuar, al igual que la medicion real de alineacion.
La posicion del haz de luz sobre el detector 20 puede cambiarse de una manera definida, por ejemplo, moviendose desde un primer tope hasta un segundo tope. Este cambio de la direccion del haz de laser por un angulo definido permite calcular la distancia entre los componentes 15, 16 utilizando el cambio resultante de la posicion del punto de impacto 20 con metodos geometricos simples. Este calculo puede tener lugar favorablemente en el ordenador 90 del dispositivo de alineacion que tambien activa los motores para esta determinacion de distancia.
Los motores que son necesarios para el ajuste pueden ser de diversos tipos, dependiendo del tipo de dispositivo de ajuste utilizado para la placa 12. Si, como se muestra en la figura 1, se utilizan tornillos para inclinar la placa 12, los motores pueden ser motores rotativos cuyo eje esta provisto de una rosca exterior. Si, como se ha descrito anteriormente, se usan manivelas de campana, los tornillos pueden ser sustituidos por motores adecuados que ejecutan movimiento lineal. Los motores lineales pueden reemplazar directamente los tornillos, incluso si no hay manivelas de campana.
En general, se prefieren los piezomotores para llevar a cabo el invento. En una configuracion especialmente preferente, se usan piezomotores de actuacion lineal.
Por supuesto, el invento no se limita a la sustitucion de tornillos por motores o a la conexion de las placas de soporte por muelles. Una pluralidad de otras medidas sera evidente para un experto en la materia a partir de lo anterior, a traves de lo cual puede realizarse un ajuste de precision de la direccion del haz de un laser de acuerdo con el invento.
En el cabezal de medicion que contiene el laser, un compartimiento de la batena esta dispuesto de todos modos para suministrar el laser y la interfaz para la comunicacion con el ordenador. Desde allf, tambien se puede suministrar potencia para el funcionamiento de los motores para la alineacion del laser.
Ademas, el objeto del invento consiste en que la activacion de los motores no se lleva a cabo en el propio cabezal de medicion, sino en el ordenador 90 que es una parte existente de los dispositivos de alineacion, de modo que no es necesario anadirlos para implementar el invento. El ordenador 90 esta conectado al cabezal de medicion por medio de cables o inalambricamente. Esta conexion se utiliza, por ejemplo, para transmitir informacion que ha de ser
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modulada sobre el haz de laser, o si hay un detector en el cabezal de medicion para la transmision de los valores medidos del detector al ordenador del dispositivo de alineacion.
Es posible a traves de esta conexion transmitir datos desde el ordenador del dispositivo de alineacion al cabezal de medicion, cuyos datos indican al cabezal de medicion que el motor debe ser operado, en que direccion este motor va a funcionar y cuanto tiempo debe funcionar. Estos ordenadores portatiles estan provistos de teclas de cursor, botones de cuatro vfas u otros medios de entrada tales como un raton, pantalla tactil, dispositivo de seguimiento, rueda de seguimiento o palanca de mando. Los motores en el cabezal de medicion con el laser se activan mediante un software adecuado en interaccion con estos dispositivos de entrada. Por supuesto, como se ha descrito anteriormente, la direccion del haz de luz tambien puede ser cambiada por el propio ordenador a traves de un programa correspondiente.
En el ajuste de la direccion del haz de luz controlado mediante unidades de control, el usuario de este dispositivo de alineacion puede observar e influir facilmente en el punto de impacto del rayo laser sin tener que observar con incomodidad el punto de impacto con sus ojos en la proximidad del dispositivo de medicion sobre el eje, y por otro lado, teniendo que ajustar los tornillos poco accesibles en esta posicion de una manera muy sensible. Cuando el laser golpea primero el elemento detector, tambien es facilmente posible visualizar el punto de impacto en la unidad de visualizacion del ordenador, de modo que ya no es necesaria la observacion directa en la proximidad del cabezal de medicion del segundo eje.
No hace falta decir que el invento tambien se puede utilizar favorablemente con tipos de dispositivos de alineacion distintos del modelo de fabricacion mostrado en la figura 2. Por lo tanto, existen dispositivos de alineacion en los cuales en uno de los dos componentes 15, 16 existe una fuente de luz y en el otro existe uno o dos detectores situados sucesivamente en la trayectoria del haz. En otros dispositivos de alineacion, en cada uno de los dos componentes 15, 16 existe una fuente de luz respectiva y un detector, siendo la fuente de luz y el detector opuestos entre sf en pares. En este ultimo modelo de fabricacion, el ajuste del haz de acuerdo con el invento se puede usar para una o para ambas fuentes de luz.

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Metodo para ajustar el haz de luz (81) de un dispositivo de alineacion (15, 16, 17, 18, 90), que comprende los pasos de: respectivo montaje del primer (15) y segundo (16) componente del dispositivo de alineacion en un primer (1) y en un segundo (2) eje que estan conectados entre sf mediante un acoplamiento (3), utilizar un ordenador (90) del dispositivo de alineacion para ajustar la direccion de la emision de un haz de luz (81) desde una fuente de luz (82), que esta dispuesta en el primer componente (15) del dispositivo de alineacion respecto a un detector (83) que esta ubicado en al menos uno de los primeros (15) y segundos (16) componentes del dispositivo de alineacion para colocar un punto de impacto (20) del haz de luz (81) en una zona predefinida del detector (83), es decir, cerca de un centro del detector (83), estando la fuente de luz (82) montada sobre una placa separada (12) que se puede inclinar, provocando el ordenador (90) que los motores dispuestos en el primer componente (15) y conectados al elemento portante de la fuente de luz (82) ajusten la placa (12) y la posicion de la fuente de luz (82) y, a continuacion, inicien la deteccion del estado de alineacion de los ejes (1,2) uno respecto al otro, girando en diferentes posiciones los ejes (1, 2) en los que estan montados el primer (15) y el segundo (16) componente, transmitiendose comandos de control a los motores mediante los elementos de control del ordenador (90) para activar los motores.
  2. 2. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, transmitiendose comandos de control a los motores desde un programa en el ordenador (90) para activar los motores.
  3. 3. Metodo para ajustar el haz de luz (81) de un dispositivo de alineacion (15, 16, 17, 18, 90), de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes que comprende los pasos de: determinar cuando el punto de impacto del haz de luz alcanza una zona del borde predefinida del detector durante la deteccion del estado de alineacion de los ejes en relacion unos con otros, hacer que el ordenador provoque que los motores conectados a un elemento portante de la fuente de luz (82) ajusten la posicion de la fuente de luz (82) para colocar el punto de impacto (20) del haz de luz en el detector (83), utilizar el ordenador (90) para activar los motores para ajustar la direccion de emision del haz de luz para volver a colocar el punto de impacto del haz de luz (81) en el detector (83) a una zona predefinida cerca del centro del detector (83).
  4. 4. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 3, siendo los comandos de control transmitidos a los motores mediante los controles del ordenador (90), para activar los motores.
  5. 5. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 3, siendo los comandos de control transmitidos a los motores desde un programa en el ordenador (90) para activar los motores.
  6. 6. Metodo para ajustar el haz de luz (81) de un dispositivo de alineacion (15, 16, 17, 18, 90), de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes que comprende el paso que mueve el ajuste de la direccion de emision del haz de luz (81) hacia la fuente de luz (82) en torno a un angulo predefinido, y donde el ordenador (90) determina la distancia entre la fuente de luz (82) y el detector (83) a partir de un desplazamiento del punto de impacto del haz de luz (81) en el detector (83) que ha sido causado por el ajuste de la direccion de emision de la fuente de luz (82).
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