ES2680657T3 - Mecanismo de control de cabeza de lectura y codificador óptico - Google Patents

Mecanismo de control de cabeza de lectura y codificador óptico Download PDF

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Noboru Itoh
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Abstract

Un mecanismo de control de la cabeza de lectura (400) para controlar una cabeza de lectura (320) incluida en un codificador óptico (300) que está adaptado para medir una cantidad de desplazamiento mecánico entre un primer objeto y un segundo objeto mediante la lectura de una escala (310) dispuesta en el primer objeto mediante la cabeza de lectura (320) dispuesta en el segundo objeto, que comprende: - un elemento de fijación (410) adaptado para fijar la cabeza de lectura (320) al segundo objeto de tal manera que la cabeza de lectura (320) pueda ser desplazada en una dirección de aproximación en la que la cabeza de lectura (320) se aproxima a la escala (310), y en una dirección de distanciamiento en la que la cabeza de lectura (320) se aleja de la escala (310); - un accionador (420) que está directa o indirectamente fijado sobre la cabeza de lectura (320), para desplazar la cabeza de lectura (320) en la dirección de aproximación o en la dirección de distanciamiento; - un controlador del accionador (440) adaptado para controlar el accionador (420) para mantener una distancia constante entre la cabeza de lectura (320) y la escala (310); y - un resorte de protección (450) que está fijado al accionador (420), y que permite el desplazamiento del accionador (420) en la dirección de distanciamiento mediante compresión, en el que el resorte de protección (450) está adaptado para permitir el desplazamiento del accionador (420) y la cabeza de lectura (320) en la dirección de distanciamiento mediante el resorte de protección (450) que se comprime cuando el primer objeto aplica una fuerza a la cabeza de lectura (320) o al elemento de fijación (410).

Description

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DESCRIPCION
Mecanismo de control de cabeza de lectura y codificador óptico
Esta solicitud se refiere, en general, a un mecanismo de control de cabeza de lectura y a un codificador óptico.
Codificadores lineales para medir desplazamientos mecánicos entre un objeto y otro objeto en direcciones lineales (por ejemplo, una distancia de desplazamiento relativo de un objeto con respecto a otro objeto), y codificadores giratorios para medir desplazamientos mecánicos en direcciones rotacionales (por ejemplo, un ángulo de rotación de un objeto con respecto a otro objeto), son conocidos. La bibliografía de patente 1, publicación Kokai de la solicitud de patente japonesa no examinada JP-A-2010-249 602, da a conocer un codificador óptico que mide un desplazamiento mecánico entre dos objetos mediante la lectura de una marca de graduación en una escala dispuesta en un objeto mediante la utilización de una cabeza de lectura dispuesta en otro objeto.
El documento JP H02 201116 A se considera una técnica anterior pertinente y da a conocer un dispositivo de detección del ángulo de rotación que utiliza un sensor de detección de la posición. El documento JP S62 204619 A se considera asimismo una técnica anterior pertinente y da a conocer un elemento magneto resistivo dotado de un elemento de magneto resistencia cuyo valor está de acuerdo con un cambio periódico en un campo magnético recibido desde un medio de grabación magnético en una posición separada del medio de grabación magnética una distancia predeterminada.
Haciendo referencia a los codificadores ópticos, un espacio de separación entre una escala y una cabeza de lectura debe ser mantenido dentro de un límite de error permitido especificado (en lo sucesivo en este documento, dentro de "la tolerancia") debido a las propiedades de los codificadores ópticos. No obstante, el espacio se puede encontrar ocasionalmente fuera de la tolerancia especificada debido a deformaciones en partes de unión de la escala y la cabeza de lectura; en el que las deformaciones pueden estar provocadas por calor, un choque físico, envejecimiento u otros. Por lo tanto, la precisión y la exactitud de las mediciones en los codificadores ópticos se reducen sustancialmente, de modo que un curso normal de las operaciones para los productos con codificador incorporado sería inalcanzable.
La presente invención se ha realizado a la vista de estos problemas y, un objetivo de la presente invención es proporcionar un mecanismo de control de cabeza de lectura que incluye un codificador capaz de mantener una alta precisión y exactitud de medición de un codificador, y un codificador óptico.
Para resolver los problemas anteriores y alcanzar el objetivo, se propone un mecanismo de control de cabeza de lectura de acuerdo con la reivindicación 1. Otras realizaciones de la invención se realizan de acuerdo con las reivindicaciones dependientes correspondientes.
La presente invención es capaz de proporcionar un mecanismo de control de cabeza de lectura que incluye un codificador que es capaz de mantener la alta precisión y exactitud de la medición, y el codificador óptico.
Se puede obtener una comprensión más completa de esta solicitud cuando se considera la siguiente descripción detallada junto con los dibujos siguientes, en los cuales:
la figura 1 A es una vista en perspectiva de un componente mecánico que incluye el mecanismo de control de cabeza de lectura de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 1B es una vista en planta que muestra el componente mecánico que incluye el mecanismo de control de cabeza de lectura de acuerdo con la realización de la presente invención;
la figura 2 es una vista, en perspectiva, que muestra el componente mecánico con una mitad de una parte
móvil retirada;
la figura 3 es una vista explicativa que muestra la estructura de un mecanismo de control de cabeza de
lectura de acuerdo con la realización 1;
la figura 4A es una vista lateral que muestra un elemento de fijación;
la figura 4B es una vista frontal que muestra el elemento de fijación;
la figura 5A es una vista lateral que muestra un accionador;
la figura 5B es una vista lateral que muestra el accionador;
la figura 5C es una vista frontal que muestra el accionador;
la figura 6A es una vista que muestra un resorte de protección que está fijado al accionador;
la figura 6B es una vista que muestra el elemento de fijación que está tocando a una parte fija;
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la figura 7
es un diagrama de flujo explicativo que muestra un proceso de control del accionador de acuerdo con la realización 1;
la figura 8 es una vista explicativa que muestra la estructura de un mecanismo de control de cabeza de
lectura de acuerdo con la realización 2;
la figura 9 es un diagrama de flujo explicativo que muestra un proceso de control del accionador de acuerdo
la realización 2; y
la figura 10 es una vista que muestra un resorte de presurización dispuesto para el accionador.
En lo sucesivo en este documento, las realizaciones de la presente invención se explican haciendo referencia a las figuras.
Realización 1
Un mecanismo de control 400 de cabeza de lectura de acuerdo con la primera realización de la presente invención sirve para controlar una posición de una cabeza de lectura 320 para mantener un espacio de separación dentro de una tolerancia especificada entre una escala 310 y la cabeza de lectura 320. En lo sucesivo en este documento, el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura de esta realización se explica haciendo referencia a un componente mecánico 1. Este componente mecánico 1 a modo de ejemplo está dotado de un codificador óptico 300 que incluye la cabeza de lectura 320 que está controlada por el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura.
El componente mecánico 1 constituye una parte giratoria que está contenida en el interior de un aparato tal como las articulaciones de un robot, y un mecanismo giratorio en un soporte de telescopio astronómico. Tal como se muestra en la figura 1A, el componente mecánico 1 incluye una parte fija 100 cilindrica, una parte móvil 200 dispuesta en una de las bases del mismo como para cubrir la base, y otros elementos.
La parte móvil 200 está dispuesta para que sea giratoria alrededor de la parte fija 100, alrededor de un eje definido por una línea que penetra a través de un centro de ambas bases en la parte fija 100 (es decir, (a) mostrada en la figura 1A, y en lo sucesivo en este documento denominada "eje central"). Un desplazamiento mecánico de la parte móvil 200 con respecto a la parte fija 100 (por ejemplo, (b) mostrado en la figura 1A) puede ser medido mediante el codificador óptico 300, que se explicará más adelante. A continuación, se transmite un resultado medido a una parte de control, tal como un procesador (no mostrado en la figura), que controla todo el aparato provisto del componente mecánico 1.
En este caso, téngase en cuenta que, en lo que sigue, una dirección a lo largo de una superficie lateral de la parte móvil 200 se denomina "dirección circunferencial", y una dirección desde el eje central hasta la superficie lateral, o una dirección desde la superficie lateral hasta el eje central se denomina "dirección radial", tal como se muestra en las figuras. 1A y 1B.
La figura 2 muestra la parte móvil 200 con la mitad de la parte móvil 200 retirada, para una mejor comprensión visual de una estructura interna del componente mecánico 1. Tal como se muestra en la figura 2, el componente mecánico 1 incluye la parte fija 100, la parte móvil 200, el codificador óptico 300 y el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura
La parte fija 100 tiene forma de cilindro, que forma una parte del componente giratorio. La escala 310 en forma de tira está envuelta alrededor de la superficie lateral de la parte fija 100 en la dirección circunferencial.
La parte móvil 200 es un cuerpo giratorio cilindrico que está cerrado con bases, que está dispuesto en una de las bases de la parte fija 100 como para proporcionar una cubierta para una de las bases. La parte móvil 200 está formada de manera giratoria para girar en la dirección circunferencial alrededor de la parte fija 100 alrededor del eje central que se toma como eje de rotación.
Una placa en forma de anillo 210 está dispuesta sobre una circunferencia interior de la parte móvil 200 en un ángulo, en general, recto, hasta una superficie lateral de la parte fija 100. La cabeza de lectura 320 del codificador óptico 300, que se explicará más adelante, está fijada en un lado de esta placa 210 por medio de un elemento de fijación 410.
El codificador óptico 300 es un codificador giratorio óptico que mide el desplazamiento mecánico de la parte móvil 200 con respecto a la parte fija 100. en este caso, el desplazamiento mecánico significa un desplazamiento rotacional de un objeto con respecto a otro objeto (por ejemplo, un ángulo de rotación, una dirección de rotación, o una velocidad de rotación de un objeto con respecto a otro objeto), o un desplazamiento lineal de un objeto con respecto a otro objeto (por ejemplo, una cantidad relativa de desplazamiento, una dirección de desplazamiento o una velocidad de desplazamiento de un objeto con respecto a otro objeto) y otros. El codificador óptico 300 incluye la escala 310 y la cabeza de lectura 320.
La escala 310 es una escala en forma de tira que está marcada con grados de un paso predeterminado. La escala 310 está enrollada alrededor de la superficie lateral de la parte fija 100 a lo largo de la dirección circunferencial.
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La cabeza de lectura 320 está constituida por un detector que obtiene datos de posición a partir de las marcas de grados en la escala 310. Tal como se muestra en la figura 3, la cabeza de lectura 320 incluye una parte de lectura 321 (por ejemplo, un foto receptor y una cámara), que lee ópticamente las marcas de grados en la escala 310. La cabeza de lectura 320 está dispuesta en un lado de la placa 210 para tener la parte de lectura 321 orientada hacia la escala 310, y para mantener una distancia D entre la parte de lectura 321 y la escala 310 dentro de la tolerancia especificada. La cabeza de lectura 320 es desplazada a lo largo de la escala 310 a medida que la parte móvil 200 gira.
El mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura sirve para controlar la posición de la cabeza de lectura 320 para mantener una distancia D constante entre la cabeza de lectura 320 y la escala 310. El mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura está constituido por el elemento de fijación 410, un accionador 420, un detector de distancia 430, un controlador del accionador 440 y un resorte de protección 450.
El elemento de fijación 410 sirve para fijar la cabeza de lectura 320 en la parte móvil 200. Tal como se muestra en las figuras 4A y 4B, un saliente 411 en forma de carril está formado sobre una superficie del elemento de fijación 410 que se opone a la placa 210, y está formado a lo largo de una dirección radial. Una ranura 211 que se extiende en la dirección radial está formada en un lado de la placa 210. El saliente 411 está fijado de manera deslizante en la ranura 211.
La cabeza de lectura 320 realiza un desplazamiento en una dirección de aproximación o en una dirección de distanciamiento a medida que el elemento de sujeción 410 desliza. En este documento, la "dirección de aproximación" significa una dirección en la que la cabeza de lectura 320 y la escala 310 se acercan una a la otra, y la "dirección de distanciamiento" significa una dirección en la que la cabeza de lectura 320 y la escala 310 se alejan una de la otra. Obsérvese que una parte del elemento de fijación 410 se extiende más allá de la cabeza de lectura 320, para que la cabeza de lectura 320 no toque la escala 310.
El accionador 420 está constituido por una unidad de accionamiento y otros, que desplaza el elemento de sujeción 410 en la dirección de aproximación o en la dirección de distanciamiento. La figura 5a muestra el accionador 420 que está constituido por un vástago 421 en forma de barra, estando un extremo del mismo fijado sobre el elemento de fijación 410, y un cuerpo principal 422 que aplica una fuerza de empuje o una fuerza de tracción al vástago 421. Cuando se recibe una señal eléctrica (en lo sucesivo en este documento denominada la "señal de desviación"), el cuerpo principal 422 aplica la fuerza de empuje o la fuerza de tracción sobre el vástago 421 en base a la señal de desviación recibida, en la que la señal eléctrica es utilizada para determinar la cantidad de desplazamiento o la velocidad de desplazamiento que se produce desde el controlador del accionador 440, que se explicará más adelante, hasta la cabeza de lectura 320.
Cuando la fuerza de empuje es aplicada por el cuerpo principal 422, el vástago 421 empuja al elemento de sujeción 410 y desplaza la cabeza de lectura 320 en la dirección de aproximación, tal como se muestra en la figura 5A. Además, tal como se muestra en la figura 5B, cuando la fuerza de tracción del cuerpo principal 422 es aplicada al vástago 421, el vástago 421 tira entonces del elemento de fijación 410 y desplaza la cabeza de lectura 320 en la dirección de distanciamiento.
Las figuras 5A a 5C muestran una superficie del cuerpo principal 422 que está situada opuesta a la placa 210 que incluye un saliente 423 a modo de carril formado a lo largo de la dirección radial. La placa 210 incluye la ranura 212 que se extiende en la dirección radial. El saliente 423 está fijado de manera deslizante en la ranura 212 para ser movido de manera uniforme solo en la dirección radial.
Volviendo ahora a la figura 3, el detector de distancia 430 está constituido por un detector (por ejemplo, un detector de espacio) que mide la distancia entre los objetos. El detector de distancia 430 está dispuesto en el elemento de fijación 410 para medir una distancia Dm desde el detector de distancia 430 a la superficie lateral de la parte fija 100. Además, el detector de distancia 430 convierte el resultado medido en una distancia D desde la cabeza de lectura 320 hasta la escala 310, y a continuación transmite la distancia D convertida al controlador del accionador 440.
El controlador del accionador 440 está constituido por una unidad de procesamiento tal como un procesador. El controlador del accionador 440 es accionado de acuerdo con un programa almacenado en una ROM (memoria de solo lectura - Read Only Memory, en inglés) o una RAM (memoria de acceso aleatorio - Random Access Memory, en inglés), que no se muestra en las figuras, para ejecutar varias operaciones, que incluyen un "proceso de control del accionador", que se explicará más adelante.
El resorte de protección 450 sirve para evitar que la escala 310 toque la cabeza de lectura 320 siempre que se haya producido un cambio en una relación de posición entre la parte fija 100 y la parte móvil 200 debido, por ejemplo, a un terremoto. La figura 6A muestra que el resorte de protección 450 en un cierto estado de compresión está fijado sobre el accionador 420 por medio de un componente 451, de tal modo que se aplica una fuerza de empuje F1 al accionador 420 en la dirección de aproximación.
Además, la fuerza de empuje F1 aplicada en la dirección en la que el resorte de protección 450 se aproxima es ajustada para ser mayor que una fuerza de fricción estática F2 entre el elemento de fijación 410 y la ranura 211. Por
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consiguiente, en un estado normal, el accionador 420 no se desplazaría en la dirección de distanciamiento debido a la fuerza de empuje F1 aplicada por el resorte de protección 450.
No obstante, en cualquier circunstancia de un terremoto y otros provoca que la relación posicional entre la parte fija 100 y la parte móvil 200 cambie, lo que finalmente hace que el elemento de sujeción 410 toque la superficie lateral de la parte fija 100, tal como se muestra, por ejemplo, en la figura 6B, se aplica entonces una fuerza F3 al accionador 420 por medio del elemento de fijación 410 en la dirección de distanciamiento. Esto haría que la fuerza F3 aplicada al accionador 420 en la dirección de distanciamiento fuera mayor que la fuerza de empuje F1, de modo que se obtiene una compresión del resorte de protección 450. Por lo tanto, el accionador 420 se desplaza en la dirección de distanciamiento.
A continuación, se explica una operación del mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura de acuerdo con la realización.
Tan pronto como se suministra potencia al mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura, el detector de distancia 430 mide una distancia entre la cabeza de lectura 320 y la escala 310, entonces, el resultado de la medición es transmitido al controlador del accionador 440 en cualquier momento. Además, tan pronto como se suministra potencia al mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura, el controlador del accionador 440 inicia el "proceso de control del accionador", para controlar el accionador 420 para mantener una distancia constante entre la cabeza de lectura 320 y la escala 310. En lo sucesivo en este documento, el "proceso de control del accionador" se explica haciendo referencia al diagrama de flujo mostrado en la figura 7.
El controlador del accionador 440 obtiene una distancia ideal (en lo sucesivo en este documento denominada el "valor objetivo Dt") entre la cabeza de lectura 320 y la escala 310, obtenida de la RAM (no mostrada en la figura) (etapa S101).
El controlador del accionador 440 obtiene una distancia actual (en lo sucesivo denominada "valor actual Dr") entre la cabeza de lectura 320 y la escala 310, del detector de distancia 430 (etapa S102).
El controlador del accionador 440 realiza una comparación entre el valor objetivo Dt obtenido en la etapa S101 y el valor actual Dr obtenido en la etapa S102 para obtener una distancia d (etapa S103), una distancia necesaria para que la cabeza de lectura 320 sea desplazada. En particular, el controlador del accionador 440 puede obtener la distancia d utilizando la fórmula 1 que sigue:
d = Dt - Dr ... (Fórmula 1).
El controlador del accionador 440 convierte la distancia d obtenida en la etapa S103, por ejemplo, en una señal eléctrica que tiene un valor de tensión que es proporcional al valor de la distancia d. El controlador del accionador 440 emite a continuación el valor de tensión convertido al accionador 420 como una señal de desviación (etapa S104). El accionador 420 aplica la fuerza de empuje o la fuerza de tracción a la cabeza de lectura 320 por medio del elemento de fijación 410, en base a la señal de desviación procedente del controlador del accionador 440.
El accionador 420, por ejemplo, aplica una fuerza mayor al vástago 421, siendo la fuerza es mayor con respecto al valor de la tensión de la señal de desviación. En otras palabras, cuanto mayor es el valor de la tensión, más rápido se puede desplazar la cabeza de lectura 320. En este caso, obsérvese que el vástago 421 puede ser controlado para hacer que el accionador 420 presione el elemento de fijación 410 cuando el valor obtenido de la tensión de la señal de desviación es negativo, y para hacer que el accionador 420 tire del elemento de sujeción 410 cuando el valor obtenido de la tensión de la señal de desviación es positivo.
Una vez completada la salida de la señal de desviación, el controlador del accionador 440 vuelve a la etapa S102 para obtener nuevamente un valor medido por el detector de distancia 430.
De acuerdo con la presente invención, el controlador del accionador 440 controla el accionador 420 para mantener una distancia constante entre la cabeza de lectura 320 y las partes de unión de la escala 310 de manera que, independientemente de cualquier deformación en las partes de unión de la escala 310 o de la cabeza de lectura 320 provocada por calor, choque físico o envejecimiento, una distancia constante entre la escala 310 y la cabeza de lectura 320 puede mantenerse en todo momento. Por lo tanto, la precisión y exactitud de la medición del codificador se pueden mantener a un nivel alto durante un largo período de tiempo con respecto a si no se utiliza este enfoque.
Además, si se aplica una fuerza insostenible a la cabeza de lectura 320, entonces el resorte de protección 450 inmediatamente se comprime para separar la cabeza de salida 320 de la escala 310. Por lo tanto, se puede evitar cualquier daño a la cabeza de lectura 320, independientemente de la deformación considerable del componente mecánico 1, que se pueda producir más allá de un umbral de funcionamiento normal del accionador 420 debido a choques físicos tales como un terremoto.
Realización 2
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Una expansión térmica de un objeto es proporcional al tamaño del objeto, al coeficiente de expansión lineal y a una velocidad de cambio de la temperatura. Por lo tanto, si los datos de diseño de un producto tales como el tamaño del objeto, el coeficiente de expansión lineal y la velocidad de cambio de la temperatura se pueden registrar con antelación, por ejemplo, en la RAM, y si el cambio de la temperatura en el objeto puede ser medido utilizando un sensor de temperatura, entonces se puede obtener la expansión térmica del objeto.
El mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura de acuerdo con la realización 1 mide la distancia entre la cabeza de lectura 320 y la escala 310 utilizando el detector de distancia 430 y, además, el controlador del accionador 440 controla el accionador 420 en base al resultado que se mide. En esto, la expansión térmica del objeto se puede obtener en base al valor medido por el sensor de temperatura y, además, el accionador 420 puede ser controlado mediante el controlador del accionador 440 en base a este resultado medido. En lo sucesivo en este documento, en la realización 2, el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura que controla el accionador 420 en base al valor medido por el sensor de temperatura se explica haciendo referencia al componente mecánico 1 como ejemplo.
El componente mecánico 1 está constituido, como en la realización 1, por la parte fija 100, la parte móvil 200, el codificador óptico 300 y el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura. Tal como se muestra en la figura 8, el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura está constituido por el elemento de sujeción 410, el accionador 420, un sensor de temperatura 461, un sensor de temperatura 462, el controlador del accionador 440 y el resorte de protección 450.
El sensor de temperatura 461 y el sensor de temperatura 462 están respectivamente incorporados en la parte fija 100 y la parte móvil 200. El sensor de temperatura 461 y el sensor de temperatura 462, respectivamente, miden las temperaturas en la parte fija 100 y en la parte móvil 200, y transmiten los resultados de la medición al controlador del accionador 440.
El controlador del accionador 440 está constituido por una unidad de procesamiento tal como el procesador. El controlador del accionador 440 es accionado de acuerdo con los programas que están almacenados en la ROM o la RAM (no mostrados en la figura), y se ejecutan diversas operaciones que incluyen el "proceso de control del accionador", que se explicarán más adelante. En la ROM o la RAM (no mostradas), los datos de diseño del producto además de los datos del programa para el procesamiento de control del accionador son almacenados con antelación.
En este documento, los "datos de diseño" significan datos de diseño relevantes para una expansión térmica del componente mecánico 1. Los "datos de diseño" incluyen una "temperatura Tt" durante la obtención de los datos de diseño, una "longitud La" (por ejemplo, la distancia en la dirección radial desde el eje central hasta la superficie lateral) de la parte fija 100 a la temperatura Tt, una "longitud Lb" (por ejemplo, la distancia en la dirección radial desde el eje central hasta un punto de referencia de la placa 210) del parte móvil 200, un "coeficiente de expansión lineal Ca" de la parte fija 100, y un "coeficiente de expansión lineal Cb" de la parte móvil. 200.
Las explicaciones sobre otros elementos incluidos en el componente mecánico 1 se omiten debido a que estos otros elementos son los mismos que los incluidos en la realización 1.
A continuación, se explican las operaciones del mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura de acuerdo con la presente realización.
Tan pronto como se suministra energía al mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura, el sensor de temperatura 461 y el sensor de temperatura 462 miden respectivamente las temperaturas en la parte fija 100 y la parte móvil 200, y transmiten cada resultado medido al controlador del accionador 440 en cualquier momento. Además, tan pronto como se suministra energía al mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura, el controlador del accionador 440 inicia el "proceso de control del accionador" para controlar el accionador 420 para mantener la distancia constante entre la cabeza de lectura 320 y la escala 310. En lo sucesivo en este documento, el "proceso de control del accionador" se explica haciendo referencia al diagrama de flujo en la figura 9.
El controlador del accionador 440 obtiene los datos de diseño del componente mecánico 1 de la ROM o la RAM (no mostradas en la figura), en la que los datos de diseño se han almacenados previamente en la ROM o la RAM (no mostradas en la figura) (etapa S201). Tal como se explicó anteriormente, los datos de diseño incluyen la "temperatura Tt", la "longitud La" de la parte fija 100 a la temperatura Tt, la "longitud Lb" de la parte móvil 200 a la temperatura Tt, el "coeficiente de la expansión lineal Ca", y el "coeficiente de expansión lineal Cb" de la parte móvil 200.
El controlador del accionador 440 obtiene una temperatura actual (denominada en lo sucesivo el "valor actual Tra") de la parte fija 100 a partir del sensor de temperatura 461. Además, el controlador del accionador 440 obtiene una temperatura actual (denominada en lo sucesivo el "valor actual Trb") de la parte móvil 200 a partir del sensor de temperatura 462 (etapa S202).
El accionador 440 obtiene una expansión térmica Za de la parte fija 100 en una dirección radial (por ejemplo, un incremento dentro de una distancia desde el eje central hasta la superficie lateral) y una expansión térmica Zb de la
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parte móvil 200 en una dirección radial (por ejemplo, un incremento dentro de un distancia desde el eje central hasta el punto de referencia en la placa 210), en base a los datos de diseño obtenidos en la etapa S201, y al valor actual Tra y al valor actual Trb obtenidos en la etapa S202 (etapa S203). En particular, el controlador del accionador 440 puede obtener las expansiones térmicas Za y Zb mediante la Fórmula 2 y la Fórmula 3 dada a continuación.
Za = La x Ca x (Tra -Tt) ... (Fórmula 2)
Za = Lb x Cb x (Trb -Tt) ... (Fórmula 3).
El controlador del accionador 440 obtiene una distancia d que es necesaria para el avance 320 a desplazar, en base a la expansión térmica Za y la expansión térmica Zb (etapa S204). En particular, el controlador del accionador 440 puede obtener la distancia d por la Fórmula 4 dada a continuación.
d = Za -Zb ... (Fórmula 4).
El controlador del accionador 440 convierte la distancia d obtenida en la etapa S204, por ejemplo, en una señal eléctrica que tiene un valor de tensión que es proporcional al valor de la distancia d. El controlador del accionador 440 emite a continuación el valor de tensión convertido al accionador 420 como una señal de desviación (etapa S205). Además, el accionador 420 aplica la fuerza de empuje o la fuerza de tracción a la cabeza de lectura 320 por medio del elemento de fijación 410, en base a la señal de desviación procedente del controlador del accionador 440.
Una vez completada la salida de la señal de desviación, el controlador del accionador 440 vuelve a la etapa S202
para obtener de nuevo el valor actual del sensor de temperatura 461 y del sensor de temperatura 462.
De acuerdo con la presente realización, una distancia constante entre la escala 310 y la cabeza de lectura 320 se puede mantener independientemente de la expansión y compresión del componente mecánico 1 que puede haberse producido por el calor. Por lo tanto, se puede mantener la alta precisión y exactitud de medición del codificador.
En este caso, tal como se muestra en la figura 10, el accionador 420 puede estar configurado para funcionar en paralelo con la dirección de aproximación y también con la dirección de distanciamiento y, además, el accionador 420 puede comprender un resorte de presurización 424 que presuriza el vástago 421 en la dirección de aproximación o en la dirección de distanciamiento. Debido al resorte de presurización 424, una fuerza unidireccional es aplicada constantemente al accionador 420. Por lo tanto, se puede evitar el traqueteo del accionador 420 cuando una dirección de accionamiento invierte su recorrido. Por lo tanto, la longitud del espacio entre la escala 310 y la cabecera 320 puede ser controlada con alta precisión y exactitud.
Además, el codificador óptico 300 que incluye la cabeza de lectura 320 controlada por el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura, no está limitado a un codificador giratorio. Se puede utilizar alternativamente un codificador de línea para medir el desplazamiento lineal.
En cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente, la escala 310 está dispuesta en la parte fija 100, y la cabeza de lectura 320 está dispuesta en la parte móvil 200. No obstante, la escala 310 puede estar dispuesta en la parte móvil 200, y la cabeza de lectura 320 puede estar dispuesta en la porción fija 100.
Por ejemplo, la placa 210 puede estar fijada en la superficie lateral de la parte fija 100 en lugar de en la parte móvil 200 y, en tal caso, la cabeza de lectura 320 y el mecanismo de control de la cabeza de lectura 400 que controla que la cabeza de lectura 320 está dispuesta en un lado de la placa 210.
Además, la escala 310 estaría dispuesta en la superficie circunferencial interior de la parte móvil 200. A continuación, la cabeza de lectura 320 leerá la marca de grados en la escala 310 que está dispuesta en la superficie circunferencial interior para medir el desplazamiento mecánico de la parte móvil 200 con respecto a la parte fija 100.
En este caso, nótese que, en cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente, el componente mecánico 1 está fijado sobre la parte fija 100, y la parte móvil 200 está dispuesta para girar alrededor de la parte fija 100. No obstante, la parte fija 100 puede estar dispuesta para girar alrededor de la parte móvil 200. Además, la parte fija 100 y la parte móvil 200 pueden estar dispuestas para que la rotación tenga lugar tanto mediante la parte fija 100 como mediante la parte móvil 200.
Además, obsérvese que, en cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente, el controlador del accionador 440 y el accionador 420 pueden adoptar estructuras separadas, aunque la funcionalidad contenida en el controlador del accionador 440 puede estar incorporada en el accionador 420. Aún más, la funcionalidad contenida en el controlador del accionador 440 puede estar incorporada en la parte de control que controla el dispositivo que incluye el componente mecánico 1.
Además, obsérvese que, en cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente, el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura y el codificador óptico 300 adoptan estructuras separadas, no obstante, el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura puede estar estructurado como una parte del codificador óptico 300.
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Además, el objeto sobre el que están dispuestos el codificador óptico 300 y el mecanismo de control 400 de la cabeza de lectura no debe estar limitado a estructuras relativamente grandes, tales como los grandes telescopios astronómicos. El objeto puede incluir ciertamente estructuras relativamente pequeñas, tales como motores pequeños.
Habiendo descrito e ilustrado los principios de esta solicitud haciendo referencia a una o varias realizaciones preferentes, debería ser evidente que las realizaciones preferentes pueden ser modificadas en disposición y detalle sin apartarse de los principios dados a conocer.
Lista de signos de referencia
1 = componente mecánico
100 = parte fija
200 = parte móvil
210 = placa en forma de anillo
211 = ranura
212 = ranura
300 = codificador óptico
310 = escala
320 = cabeza de lectura
321 = parte de lectura
400 = mecanismo de control de la cabeza de lectura
410 = elemento de fijación
411 = saliente
420 = accionador
421 = vástago
422 = cuerpo principal
423 = saliente
424 = resorte de presurización
430 = detector de distancia
440 = controlador del accionador
450 = resorte de protección
451 = componente
461 = sensor de temperatura
462 = sensor de temperatura

Claims (5)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un mecanismo de control de la cabeza de lectura (400) para controlar una cabeza de lectura (320) incluida en un codificador óptico (300) que está adaptado para medir una cantidad de desplazamiento mecánico entre un primer objeto y un segundo objeto mediante la lectura de una escala (310) dispuesta en el primer objeto mediante la cabeza de lectura (320) dispuesta en el segundo objeto,
    que comprende:
    - un elemento de fijación (410) adaptado para fijar la cabeza de lectura (320) al segundo objeto de tal manera que la cabeza de lectura (320) pueda ser desplazada en una dirección de aproximación en la que la cabeza de lectura (320) se aproxima a la escala (310), y en una dirección de distanciamiento en la que la cabeza de lectura (320) se aleja de la escala (310);
    - un accionador (420) que está directa o indirectamente fijado sobre la cabeza de lectura (320), para desplazar la cabeza de lectura (320) en la dirección de aproximación o en la dirección de distanciamiento;
    - un controlador del accionador (440) adaptado para controlar el accionador (420) para mantener una distancia constante entre la cabeza de lectura (320) y la escala (310); y
    - un resorte de protección (450) que está fijado al accionador (420), y que permite el desplazamiento del accionador (420) en la dirección de distanciamiento mediante compresión,
    en el que el resorte de protección (450) está adaptado para permitir el desplazamiento del accionador (420) y la cabeza de lectura (320) en la dirección de distanciamiento mediante el resorte de protección (450) que se comprime cuando el primer objeto aplica una fuerza a la cabeza de lectura (320) o al elemento de fijación (410).
  2. 2. El mecanismo de control (400) de acuerdo con la reivindicación 1,
    que comprende, además, un detector de distancia (430), para determinar una distancia entre la cabeza de lectura (320) y la escala (310),
    en el que el controlador del accionador está adaptado para controlar el accionador (420) en base a un resultado de medición obtenido por el detector de distancia (430).
  3. 3. El mecanismo de control (400) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, un sensor de temperatura (461), para determinar la temperatura del primer objeto y del segundo objeto,
    en el que el controlador del accionador (440) está adaptado para calcular un valor de expansión térmica para tanto el primer objeto como para el segundo objeto en base al resultado de medición obtenido por el sensor de temperatura (461), y para controlar el accionador (420) en base a un valor calculado de expansión térmica.
  4. 4. El mecanismo de control (400) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
    en el que el accionador (420) comprende, además, un vástago (421), adaptado para aplicar una fuerza de empuje o una fuerza de tracción a la cabeza de lectura (320), en la dirección de aproximación o en la dirección de distanciamiento, respectivamente, y
    un resorte de presurización (424), adaptado para presurizar el vástago (421) en la dirección de aproximación o en la dirección de distanciamiento.
  5. 5. Un codificador óptico (300) que comprende:
    una cabeza de lectura (320), controlada mediante el mecanismo de control de la cabeza de lectura (400) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
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