ES2856695T3 - Codificador - Google Patents

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Finlay Jonathan Evans
James Reynolds Henshaw
Stephen Lindsey Tocknell
Richard David James Gearing
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Renishaw PLC
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Abstract

Un módulo codificador sellado (102) para montar en una máquina para medir el desplazamiento relativo de la primera y segunda partes de la máquina, comprendiendo el módulo codificador sellado, una escala (104), una cabeza lectora (103) que comprende un receptor de señal de escala (106), y una carcasa protectora integral (108) que encapsula al menos la escala y dicho receptor de señal de escala, en donde el módulo codificador sellado está configurado para determinar y emitir información de diagnóstico con respecto a una señal de escala detectada por la cabeza lectora, en la que el módulo codificador sellado está configurado para medir la posición relativa de la escala y el receptor de la señal de escala en un primer grado de libertad, y en el que la información de diagnóstico es dependiente y, por tanto, indicativa de la relación posicional relativa de la escala y el receptor de señal de escala en al menos un grado de libertad distinto del primer grado de libertad, en el que la cabeza lectora comprende un bloque de montaje (114) externo a la carcasa protectora para montar la cabeza lectora en una de la primera y segunda partes móviles de una máquina, y en el que el módulo codificador sellado comprende al menos un dispositivo de salida visual (113, 113') provisto en el bloque de montaje o en la carcasa protectora para emitir la información de diagnóstico en forma de señal óptica.

Description

DESCRIPCIÓN
Codificador
Esta invención se refiere a un aparato codificador. Por ejemplo, la invención se refiere a lo que se conoce comúnmente como codificador sellado, también conocido comúnmente como codificador cerrado.
Los codificadores se utilizan en muchas industrias para proporcionar retroalimentación de posición (o sus derivados, por ejemplo, velocidad y/o aceleración) a un sistema de control de una máquina, por ejemplo, control de retroalimentación para la posición/movimiento de una parte de una máquina en relación con otra parte de la máquina. Como se entenderá, típicamente se proporciona una escala en una parte de la máquina y una cabeza lectora para leer la escala se proporciona en la otra parte de la máquina de modo que la posición relativa de la escala y la cabeza lectora, y por lo tanto la posición relativa de las partes de la máquina, pueden ser detectadas por la cabeza lectora a lo largo de la dimensión de medición del codificador.
Las tecnologías utilizadas por dichos codificadores pueden requerir que el entorno en el que se utilizan esté limpio y libre de contaminación, por ejemplo, polvo, suciedad y humedad (que podrían, por ejemplo, ser a base de aceite y/o agua). La contaminación en la escala y/o la cabeza lectora puede afectar negativamente el rendimiento del codificador. En muchas industrias, tales máquinas que utilizan codificadores funcionan en un entorno adecuadamente limpio, en cuyo caso se puede utilizar lo que se denomina comúnmente "codificador expuesto" (o "codificador abierto"). Las cabezas lectoras de los codificadores expuestos/abiertos pueden incluir un indicador visual de configuración (por ejemplo, consulte los codificadores TONiC™ y RESOLUTE™ disponibles en Renishaw plc, y consulte también los documentos US 5241173 y US 8505210).
Sin embargo, hay casos, tales como en la industria de la máquina herramienta, por ejemplo, donde el entorno de trabajo no es limpio y donde prevalecen los fluidos y los desechos sólidos. En tales casos, puede existir la necesidad de proteger la escala y la cabeza lectora de un codificador contra estos entornos perjudiciales. Como se sabe, esto se puede lograr colocando una cubierta sobre un codificador expuesto/abierto instalado, tal como un codificador TONiC™ o RESOLUTE™ disponible en Renishaw plc, para proporcionar una barrera sellada que proteja la escala y la cabeza lectora de tal contaminación. Sin embargo, típicamente, en estas circunstancias, se usa un tipo diferente de codificador que comúnmente se denomina codificador sellado (también conocido como cerrado). Dichos codificadores sellados/cerrados comprenden una escala y una cabeza lectora, con una carcasa protectora integral que encapsula la escala y al menos una parte de la cabeza lectora que recibe la señal de la escala, y que juntas se proporcionan e instalan como un solo módulo.
El documento US8505210 describe un aparato codificador absoluto no sellado que está configurado para obtener una representación de al menos algunas de las características de la escala, analizar la representación para determinar un parámetro indicativo de la calidad de la representación y proporcionar una salida (por ejemplo, una salida óptica) indicativa de la configuración relativa de la escala y la cabeza lectora basada, al menos en parte, en el al menos un parámetro.
El documento US2011/209352 describe un dispositivo de medición de longitud para medir una posición relativa de dos objetos, el dispositivo de medición de longitud que incluye una escala en una carcasa y una unidad de exploración desplazable en una dirección de medición X con respecto a la escala y la carcasa, donde la unidad de exploración está dispuesta dentro del alojamiento.
El documento EP2369302 describe un codificador lineal que incluye una escala; un elemento emisor de luz que emite luz sobre la escala; un cabezal detector que tiene un elemento receptor de luz que recibe la luz emitida por el elemento emisor de luz para ser reflejada o transmitida por la escala; y un conector conectado al cabezal detector mediante un cable. El conector comprende una pantalla que muestra un estado de la luz recibida por el elemento receptor de luz y un controlador de conector que controla la pantalla. El controlador del conector incluye un controlador de pantalla que controla la pantalla de acuerdo con la intensidad de la luz recibida por el elemento receptor de luz.
La presente invención proporciona un aparato codificador mejorado. En particular, la presente invención se refiere a mejoras en codificadores sellados. Por ejemplo, según la presente invención se proporciona un módulo codificador sellado que comprende una escala, una cabeza lectora y una carcasa protectora (por ejemplo, una carcasa protectora integral).
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un módulo codificador sellado para montar en una máquina a fin de medir el desplazamiento relativo de la primera y segunda partes de la máquina, el módulo codificador sellado que comprende una escala, una cabeza lectora que comprende un receptor de señal de escala, y una carcasa protectora integral que encapsula al menos la escala y dicho receptor de señal de escala, en donde el módulo codificador sellado está configurado para determinar y emitir información de diagnóstico con respecto a una señal de escala detectada por la cabeza lectora, en la que el módulo codificador sellado está configurado para medir la posición relativa de la escala y el receptor de señal de escala en un primer grado de libertad, y en el que la información de diagnóstico es dependiente, y por lo tanto indicativa, de la relación posicional relativa de la escala y el receptor de la señal de escala en al menos un grado de libertad que no sea el primer grado de libertad, en el que la cabeza lectora comprende un bloque de montaje (114) externo a la carcasa protectora para montar la cabeza lectora en una de la primera y segunda partes móviles de una máquina, y en el que el módulo codificador sellado comprende al menos un dispositivo de salida visual (113, 113') provisto en el bloque de montaje o en la carcasa protectora para enviar la información de diagnóstico en forma de señal óptica.
Como se entenderá, el módulo codificador (por ejemplo, la cabeza lectora) también está configurado para determinar y emitir información relativa a la posición relativa de la escala y la cabeza lectora (es decir, información de posición, es decir, en la dimensión de medición/grado de libertad). Por consiguiente, el módulo codificador puede configurarse para determinar y emitir tanto información de posición como de diagnóstico.
Se ha descubierto que determinar y emitir información de diagnóstico es particularmente útil para monitorizar el rendimiento de un módulo codificador sellado y/o para ayudar a la instalación/configuración de un módulo codificador sellado; por ejemplo, para aquellos módulos codificadores sellados que tienen un receptor de señal de escala que está dispuesto independientemente de la escala, que se describe con más detalle a continuación.
Por consiguiente, el módulo codificador sellado puede comprender al menos un procesador configurado para determinar dicha información de diagnóstico. Como se entenderá, los procesadores pueden incluir procesadores personalizados configurados para la aplicación específica (por ejemplo, una agrupación de puertas programables en campo "FPGA"), así como procesadores más genéricos que se pueden programar (por ejemplo, mediante software) de acuerdo con las necesidades de la aplicación en que se utiliza. El al menos un procesador se puede configurar para analizar la señal de escala detectada por la cabeza lectora para determinar dicha información de diagnóstico. El, u otro, al menos un procesador se puede configurar para controlar la salida de dicha información de diagnóstico. Por ejemplo, el, u otro, al menos un procesador se puede configurar para controlar el funcionamiento de un dispositivo de salida (por ejemplo, un dispositivo de salida visual) sobre la base del resultado de dicho análisis de la señal de escala. La posición y la información de diagnóstico pueden ser determinadas por el mismo o diferentes procesadores.
Como se entenderá, el módulo codificador podría configurarse de manera que la información de diagnóstico determinada y la salida puedan comprender información relativa a la calidad de la señal de escala detectada por la cabeza lectora. La información de diagnóstico podría proporcionar una medida de la idoneidad de la representación para proporcionar información de posición (por ejemplo, en la dimensión de medición/grado de libertad); y en particular, por ejemplo, información de posición fiable y/o precisa. La salida de dicha información de diagnóstico podría comprender proporcionar una salida basada al menos en parte en al menos un parámetro determinado como resultado de un proceso configurado para analizar la calidad de la señal de escala. Por ejemplo, el control de un dispositivo de salida, tal como un dispositivo de salida visual, puede basarse en dicho al menos un parámetro.
La salida de información de diagnóstico podría limitarse a una de una pluralidad de categorías predeterminadas. Dichas categorías podrían representar diferentes niveles de calidad de la señal de escala detectada. Por ejemplo, la información de diagnóstico podría limitarse para indicar si la señal de la escala detectada es mala o buena. Como se entenderá, podrían estar disponibles categorías adicionales/alternativas, tales como aceptable y/u óptima. Por consiguiente, el módulo codificador se puede configurar para determinar y emitir la categoría dentro de la cual se encuentra la señal de escala. Por ejemplo, en realizaciones en las que se determina al menos un parámetro mediante un proceso que analiza la calidad de la señal de escala detectada, el método puede comprender determinar en qué categoría se encuentra el parámetro (por ejemplo, mediante el uso de valores de umbral predeterminados). Opcionalmente, uno o más dispositivos de salida visual, tales como un emisor de luz, pueden controlarse para reflejar la categoría determinada (por ejemplo, el color de la luz emitida podría depender de la categoría determinada).
Como se entenderá, la información de diagnóstico no necesita estar limitada necesariamente a una de una pluralidad de categorías predeterminadas. Más bien, por ejemplo, en realizaciones en las que se determina al menos un parámetro mediante un proceso que analiza la calidad de la señal de escala detectada, el parámetro en bruto determinado se puede emitir como información de diagnóstico.
Como se mencionó anteriormente, la información de diagnóstico es dependiente (y por tanto indicativa) de la disposición relativa de la escala y el receptor de la señal de escala en al menos una dimensión/grado de libertad diferente de la dimensión de medición del módulo codificador. Por ejemplo, la información de diagnóstico podría ser dependiente de (y, por lo tanto, ser indicativa de) cualquiera, cualquier combinación o la totalidad de la posición lateral, la altura de manejo, el cabeceo, el balanceo o la guiñada del receptor de señal de escala, entre sí. Por consiguiente, la información de diagnóstico es dependiente (y por tanto indicativa) de cuándo la escala y el receptor de señal de escala están, o no, en una disposición relativa deseada en al menos un grado de libertad distinto al de la dimensión de medición. Tal información de disposición puede ser particularmente útil para aquellas realizaciones que tienen un receptor de señal de escala que está dispuesto independientemente de la escala, como se describe con más detalle a continuación.
Opcionalmente, la parte del módulo codificador que se puede mover con respecto a la escala se puede configurar para determinar y emitir dicha información de diagnóstico. Por ejemplo, opcionalmente, la cabeza lectora se puede configurar para determinar y emitir dicha información de diagnóstico. Por consiguiente, opcionalmente, la cabeza lectora podría comprender dicho al menos un procesador.
Opcionalmente, el módulo codificador está configurado para emitir información de diagnóstico en forma de una o más señales electrónicas. Por ejemplo, el módulo codificador podría configurarse para emitir información de diagnóstico a un dispositivo externo. Por consiguiente, el módulo codificador podría comprender una interfaz para transmitir dichas señales electrónicas, por ejemplo, de forma inalámbrica o por cable.
La señal de escala podría ser la señal detectada por uno o más sensores (por ejemplo, en la cabeza lectora) que están configurados (y en uso, usados) para detectar la escala a fin de determinar dicha medida del desplazamiento relativo de la primera y segunda partes de la máquina (en la dimensión de medición/grado de libertad). La señal de escala podría ser la señal detectada de la escala que se utiliza para determinar dicha medida del desplazamiento relativo de la primera y segunda partes de la máquina. La señal de escala podría ser una señal de escala incremental. Por consiguiente, la información de diagnóstico podría determinarse a partir de la salida de un sensor de señal incremental de la cabeza lectora. La señal de escala incremental podría ser una franja de interferencia. La señal de escala podría ser una señal de marca de referencia. Por consiguiente, la información de diagnóstico podría determinarse a partir de la salida de un sensor de señal de marca de referencia de la cabeza lectora. La señal de escala podría ser una señal de escala absoluta. La señal de escala podría ser una imagen de la escala (por ejemplo, una imagen unidimensional o bidimensional de la escala). Por consiguiente, la información de diagnóstico podría determinarse a partir de la salida de un sensor de imagen de la cabeza lectora. En otras palabras, la información de diagnóstico podría determinarse a partir de una imagen (por ejemplo, una imagen unidimensional o bidimensional) de la escala.
Opcionalmente, la señal de escala utilizada para determinar la información de diagnóstico no es la señal que se utiliza para determinar dicha medida del desplazamiento relativo. Opcionalmente, la señal de escala a partir de la cual se determina la información de diagnóstico es detectada por al menos un sensor distinto del sensor o sensores cuya salida está configurada para ser utilizada para determinar dicha medida del desplazamiento relativo de la primera y segunda partes de la máquina. Tal sensor podría denominarse "sensor de diagnóstico". Por consiguiente, en otras palabras, el módulo codificador podría configurarse de manera que la salida del sensor de diagnóstico no se use para determinar dicha medida del desplazamiento relativo de la primera y segunda partes de la máquina.
Como se entenderá, la carcasa protectora podría ser una parte integral de un módulo codificador sellado. Al menos una de la escala y la cabeza lectora se puede montar en la carcasa protectora. El módulo codificador sellado podría configurarse de modo que al menos uno de la escala y el receptor de señal de escala esté configurado para montarse en una parte de una máquina (cuya posición debe ser medida por el módulo codificador sellado) a través de la carcasa protectora. La carcasa podría configurarse para montarse en una parte de una máquina. La carcasa protectora podría comprender una o más características de montaje a través de las cuales se configura la escala y/o el receptor de señal de escala para montarse en una parte de una máquina. Por consiguiente, opcionalmente, la carcasa protectora puede encontrarse entre la escala y la parte de la máquina en la que está configurado para montarse el módulo codificador. Opcionalmente, la carcasa protectora puede encontrarse entre el receptor de señal de escala y la parte de la máquina en la que está configurado el módulo codificador para ser montado.
Puede proporcionarse un sello (por ejemplo, al menos un labio de sellado) entre partes relativamente móviles del módulo codificador sellado. Por ejemplo, entre la carcasa protectora y una cabeza lectora relativamente móvil (descrita con más detalle a continuación). Opcionalmente, la carcasa protectora comprende una pluralidad de (por ejemplo, una primera y una segunda) partes relativamente móviles. Opcionalmente, dicha pluralidad de (por ejemplo, la primera y la segunda) partes relativamente móviles de la carcasa están configuradas para montarse en respectivas partes diferentes de una máquina, cuya posición relativa debe ser medida por el módulo codificador sellado. Puede proporcionarse un sello (por ejemplo, al menos un labio de sellado) entre las partes relativamente móviles de la carcasa protectora. Opcionalmente, la escala se monta en una primera parte de la carcasa protectora y la cabeza lectora se puede montar en una segunda parte de la carcasa protectora.
Opcionalmente, la escala o el receptor de señal de escala se monta en la primera parte (por ejemplo, la parte del eje) de la carcasa protectora que está configurada para montarse en un eje de la máquina, y está configurada para ser giratoria con respecto a una segunda parte de la carcasa protectora a la que se une el otro de la escala y el receptor de señal. Opcionalmente, se proporciona al menos un anillo de sellado compatible entre la primera y segunda partes de la carcasa protectora. Opcionalmente, se proporcionan anillos de sellado compatibles primero y segundo entre la primera y segunda partes de la segunda carcasa protectora. Dichos primero y segundo anillos de sellado compatibles se pueden proporcionar en lados opuestos de la escala/receptor de señal de escala.
El receptor de señal de escala podría configurarse de modo que se empuje/apoye contra la escala y/o la parte de la carcasa protectora a la que está unida la escala. Por consiguiente, el módulo codificador sellado podría comprender "cojinetes integrales" (y, por tanto, ser lo que se conoce como "cojinete integral" o módulo codificador "guiado"). Sin embargo, este no tiene por qué ser necesariamente el caso. Por ejemplo, la disposición del receptor de señal de escala dentro de la carcasa protectora podría ser independiente de la escala y la carcasa protectora. Por consiguiente, el módulo codificador podría describirse como que es "sin rodamiento integral" o como que es un módulo codificador "sin rodamiento". Por consiguiente, como se entenderá, el receptor de señal de escala también podría describirse como que está "limitado externamente" o como que es "no guiado". Otra forma de ver esto es que el receptor de señal de escala se mantiene suspendido (en otras palabras, en un estado suspendido) dentro de la carcasa protectora.
Opcionalmente, el receptor de señal de escala y la carcasa protectora se pueden mover uno con relación al otro a lo largo de la dimensión de medición de la escala. Opcionalmente, el receptor de señal de escala puede ubicarse dentro de (y protegerse por) la carcasa protectora, pero no montarse en la carcasa protectora. Opcionalmente, un sello permite el movimiento relativo del receptor de señal de escala y la carcasa protectora a lo largo de la dimensión de medición de la escala. Por consiguiente, como se describe con más detalle a continuación, el sello puede extenderse a lo largo de la dimensión de medición. El sello también podría acomodar algún movimiento relativo del receptor de señal de escala y la carcasa protectora en otras dimensiones.
Opcionalmente, la disposición de la escala y el receptor de señal de escala (en al menos un grado de libertad que no sea a lo largo de la dimensión de medición del codificador) es selectivamente ajustable. Por ejemplo, opcionalmente, al menos una o cualquier combinación de la posición lateral, la altura de manejo, el cabeceo, el balanceo o la guiñada de la escala y el receptor de señal de escala se pueden ajustar selectivamente uno con respecto a otro. Por consiguiente, opcionalmente, el módulo codificador podría comprender un mecanismo de ajuste para facilitar tal ajuste. Además, o alternativamente, tal ajuste puede ser facilitado por las características a través de las cuales se montan la escala y/o la cabeza lectora en partes respectivas de una máquina. Por ejemplo, las características a través de las cuales se montan la escala y/o la cabeza lectora en las partes respectivas de una máquina podrían permitir cierta flexibilidad en la relación posicional de la escala y el receptor de señal de escala en dicho al menos un grado de libertad. Tal capacidad de ajuste puede ser particularmente útil en aquellas realizaciones en las que la disposición del receptor de señal de escala dentro de la carcasa protectora es independiente de la escala y la carcasa protectora (por ejemplo, es "sin rodamiento integralVno guiadoVsin rodamientoVlimitado externamente", etc.).
Opcionalmente, el receptor de señal de escala está ubicado dentro de (y protegido por) la carcasa protectora, pero no montado en la carcasa protectora. En este caso, la carcasa protectora puede comprender un sello a través del cual el receptor de señal de escala se puede conectar a una parte exterior de la carcasa protectora. Como se entenderá, la parte exterior de la carcasa protectora a la que se puede configurar el receptor de señal de escala para conectarse, podría ser parte de una máquina, cuya posición/movimiento con relación a otra parte de la máquina (en la que la escala está asegurada) se determinará. El receptor de señal de escala se puede conectar a una parte de una máquina ubicada fuera de la carcasa protectora, a través de un miembro de montaje. En aquellas realizaciones en las que la disposición del receptor de señal de escala dentro de la carcasa protectora es independiente de la escala y la carcasa protectora, el receptor de señal de escala puede conectarse rígidamente a una parte de la máquina ubicada fuera de la carcasa protectora. Por consiguiente, el miembro de montaje podría ser un miembro de montaje rígido. Por consiguiente, dicha conexión rígida/miembro de montaje rígido puede configurarse de manera que la posición y orientación del receptor de señal de escala dentro de la carcasa protectora, en los seis grados de libertad, pueda ser dictada (y dominada) por la parte exterior de la carcasa protectora a la que está configurado el receptor de señal de escala para unirse. Por ejemplo, en las realizaciones en las que la cabeza lectora comprende características de montaje (descritas a continuación), la posición y orientación del receptor de señal de escala dentro de la carcasa protectora, en los seis grados de libertad, puede ser dictada (y dominada) por las características de montaje (por ejemplo, dictado por/dominado por un bloque de montaje en el que se proporcionan dichas características de montaje). Por ejemplo, el receptor de la señal de escala puede fijarse rígidamente a un miembro de montaje de la cabeza lectora rígido que pasa a través del sello. Por consiguiente, la posición y orientación del receptor de señal de escala en el primer lado del sello (dentro de la carcasa protectora) pueden ser dictadas (y dominadas) por el montaje de la cabeza lectora.
Opcionalmente, la carcasa protectora comprende al menos un miembro de sellado compatible (por ejemplo alargado, opcionalmente lineal) a través del cual el receptor de señal de escala puede montarse en una parte de la máquina.
Dicho soporte podría ser proporcionado por la parte de la máquina a la que se va a unir el receptor de señal de escala. Por ejemplo, la propia máquina podría comprender un soporte de montaje (rígido) que se inserta en la carcasa protectora y se conecta al receptor de señal de escala. Opcionalmente, la cabeza lectora puede comprender un montaje de la cabeza lectora que comprende una o más características de montaje ubicadas fuera de la carcasa protectora para asegurar la cabeza lectora a una parte de una máquina. Como se entenderá, la cabeza lectora podría configurarse para sujetarse de forma liberable a una parte de una máquina. Las una o más características de montaje podrían proporcionarse en un bloque de montaje. Una característica de montaje podría comprender, por ejemplo, un orificio en y/o a través del cual puede pasar (y opcionalmente engancharse) un sujetador liberable (por ejemplo, un perno). Como se entenderá, el receptor de señal de escala de la cabeza lectora se puede conectar rígidamente al soporte de la cabeza lectora (que, como se explicó anteriormente, puede ser rígido para asegurar una conexión rígida entre el receptor de señal de escala y una parte fuera de la carcasa protectora). Como se entenderá, el receptor de señal de escala, el soporte de la cabeza lectora y la hoja podrían formarse como una única estructura monolítica, o podrían comprender una pluralidad de unidades formadas por separado, conectadas rígidamente entre sí.
El soporte podría comprender un miembro en forma de hoja (por ejemplo, rígido) configurado para extenderse a través del sello. En aquellas realizaciones en las que la cabeza lectora comprende el montaje de la cabeza lectora como se describió anteriormente, el miembro en forma de hoja podría extenderse a través del sello entre el receptor de señal de escala que se encuentra dentro de la carcasa protectora y las características de montaje que se encuentran fuera de la carcasa protectora. El miembro en forma de hoja podría comprender un primer y un segundo borde (en otras palabras, bordes delantero y trasero). El miembro en forma de hoja podría estrecharse hacia el primer y segundo bordes. El miembro en forma de hoja podría comprender un paso/canal interno para que los cables y/o el aire pasen entre el interior y el exterior de la carcasa protectora, por ejemplo, entre el receptor de señal de escala y un bloque de montaje en el que están provistas una o más características de montaje.
La carcasa protectora puede comprender una o más características de montaje para montar la carcasa protectora en una parte de una máquina (por ejemplo, en una parte diferente de la máquina en la que el receptor de señal de escala está configurado para montarse, siendo dichas partes de la máquina relativamente móviles unas con respecto a otras). Dichas una o más características de montaje podrían configurarse para facilitar el montaje liberable de la carcasa protectora. Una característica de montaje puede comprender un orificio en y/o a través del cual se puede extender (y opcionalmente engancharse) un sujetador liberable (por ejemplo, un perno).
Como se entenderá, el receptor de señal de escala puede ser la parte de la cabeza lectora ubicada dentro de la carcasa protectora que recibe la señal de la escala. El receptor de señal de escala puede comprender uno o más componentes para interactuar con la señal de escala, por ejemplo, para detectar la señal de la escala y/o manipular la señal de la escala antes de que se detecte posteriormente. Por ejemplo, en el caso de un codificador óptico, el receptor de señal de escala puede comprender uno o más elementos ópticos, tales como elementos ópticos difractivos y/o refractivos. Por ejemplo, el receptor de señal de escala puede comprender una o más lentes y/o una o más rejillas de difracción. El receptor de señal de escala podría comprender una o más guías de señal para guiar la señal de escala a otro componente. Por ejemplo, en el caso de un codificador óptico, el receptor de señal de escala podría comprender una guía de ondas, por ejemplo, una guía de luz (por ejemplo, una fibra óptica). La guía de señal podría configurarse para transportar la señal de escala a un componente posterior que interactúa con la señal de escala, por ejemplo, para manipular la señal de escala. La guía de señal podría configurarse para llevar la señal de escala a uno o más detectores/sensores configurados para detectar la señal de escala, por ejemplo, un transductor.
Opcionalmente, la cabeza lectora comprende uno o más sensores para detectar la señal de escala (que, como se describió anteriormente, puede haber sido manipulada o no por uno o más componentes en la cabeza lectora). Un sensor podría comprender una pluralidad de elementos sensores, por ejemplo, una agrupación de elementos sensores. El receptor de señal de escala podría comprender el sensor o sensores. Opcionalmente, el sensor o los sensores podrían ubicarse en otra parte de la cabeza lectora. Por ejemplo, el sensor podría estar ubicado en una parte de la cabeza lectora que se encuentra fuera de la carcasa protectora. Por ejemplo, en aquellas realizaciones en las que la cabeza lectora comprende un bloque de montaje (descrito con más detalle a continuación), el sensor o sensores (y de hecho cualquier otro componente mencionado anteriormente) podrían ubicarse en el bloque de montaje.
En aquellas realizaciones en las que el receptor de señal de escala comprende una caja exterior (descrita con más detalle a continuación), el receptor de señal de escala puede comprender una o más características para permitir que la señal de la escala entre en el receptor de señal de escala. Por ejemplo, en el caso de un codificador óptico, el receptor de señales de escala podría comprender una ventana.
La cabeza lectora puede comprender uno o más emisores para emitir energía hacia la escala. Por ejemplo, la cabeza lectora puede comprender al menos una fuente de luz configurada para iluminar la escala (por ejemplo, con luz en el rango de infrarrojos a ultravioleta). El receptor de señal de escala puede comprender dichos uno o más emisores. Opcionalmente, dicho uno o más emisores pueden ser proporcionados por otra parte de la cabeza lectora (por ejemplo, fuera de la carcasa protectora, tal como por un bloque de montaje).
Opcionalmente, la cabeza lectora, por ejemplo, el receptor de señal de escala (por ejemplo, su sensor o sensores) está configurado para detectar una señal generada por la luz que proviene de la escala. Opcionalmente la luz se ha transmitido a través de la escala. Opcionalmente, la luz se ha reflejado en la escala. Por consiguiente, opcionalmente, la cabeza lectora, por ejemplo, el receptor de señal de escala, comprende un emisor (por ejemplo, una fuente de luz) y un sensor. El emisor y el sensor podrían estar ubicados en el mismo lado de la escala. Por consiguiente, el codificador puede ser un aparato codificador reflectante.
Como se entenderá, la escala tendrá alguna forma de características/marcas que la cabeza lectora puede leer para determinar el desplazamiento, la posición (o sus derivadas, por ejemplo, velocidad y/o aceleración). Tales características podrían definir un patrón. Por ejemplo, una escala incremental podría comprender características/marcas de escala que definen un patrón periódico y que se pueden usar para generar una señal periódica en la cabeza lectora (por ejemplo, cuando tiene lugar un movimiento relativo entre la escala y la cabeza lectora). La escala puede alargarse. La escala puede comprender un sustrato en y/o sobre el cual se forman las características/marcas.
Opcionalmente, el aparato codificador es un aparato codificador basado en difracción. Opcionalmente, la escala comprende características configuradas para difractar la luz (en el rango de ultravioleta a infrarrojo) que se usa para formar una señal resultante en un sensor en la cabeza lectora. Opcionalmente, la cabeza lectora comprende uno o más elementos ópticos configurados para interactuar con la luz antes y/o después de la escala para formar la señal en un sensor en el conjunto de la cabeza lectora. Opcionalmente, la cabeza lectora comprende una o más lentes y/o una o más rejillas de difracción. Opcionalmente, la cabeza lectora comprende una rejilla de difracción configurada para interactuar con la luz de la escala para formar una franja de interferencia en un sensor en la cabeza lectora. Opcionalmente, el sensor comprende una electrorrejilla que comprende dos o más conjuntos de sensores interdigitados, estando configurado cada conjunto para detectar una fase diferente de una franja de interferencia.
Opcionalmente, la escala comprende características de escala absoluta que definen una serie (por ejemplo, continua) de posiciones identificables unívocamente a lo largo de la longitud de la escala.
Opcionalmente, la cabeza lectora está configurada para detectar una imagen de la escala. Opcionalmente, la cabeza lectora (por ejemplo, el receptor de señal de escala) comprende al menos un elemento óptico de formación de imágenes configurado para formar una imagen de la escala en un sensor. Opcionalmente, la cabeza lectora comprende al menos un sensor adecuado para capturar una imagen, por ejemplo, al menos un sensor de Dispositivo de Carga Acoplada (CCD) o de Semiconductor de Metal-Óxido Complementario (CMOS).
Como se entenderá, las referencias en esta solicitud a la óptica y las referencias a la luz están destinadas a hacer referencia a la radiación electromagnética (EMR) en el rango de ultravioleta a infrarrojo (inclusive).
Como se entenderá, la cabeza lectora puede configurarse para determinar y emitir información relativa a la posición relativa del receptor de señal de escala y la escala (a la que se hace referencia en la presente memoria como "información de posición"). Opcionalmente, la cabeza lectora comprende uno o más dispositivos procesadores configurados para procesar la salida de uno o más detectores/sensores, por ejemplo, para formar dicha información de posición. La señal de posición puede ser información de posición incremental. Por ejemplo, la señal de posición puede comprender una señal en cuadratura. Opcionalmente, la señal de posición comprende información de posición absoluta. Dichos uno o más dispositivos procesadores podrían estar ubicados en el receptor de señal de escala y/o en otra parte del conjunto de la cabeza lectora (por ejemplo, en la sujeción de la cabeza lectora).
El aparato codificador podría comprender un aparato codificador magnético, inductivo, capacitivo y/u óptico. Por consiguiente, la escala podría comprender una escala magnética, inductiva, capacitiva y/u óptica. Opcionalmente, el aparato codificador comprende un aparato codificador óptico.
La escala puede comprender una escala giratoria. La escala giratoria puede comprender lo que se denomina comúnmente escala de disco (en la que las características de la escala se proporcionan en la cara del disco). La escala giratoria puede comprender lo que se denomina comúnmente escala de anillo (en la que las características de la escala se proporcionan en el borde circunferencial del disco). Opcionalmente, la escala tiene forma de arco. Opcionalmente, la escala puede comprender una escala lineal.
Opcionalmente, el módulo codificador tiene una altura de manejo nominal de no menos de 0,1 mm, por ejemplo, no menos de 0,2 mm, por ejemplo, no menos de 0,5 mm. Opcionalmente, el aparato codificador tiene una altura de manejo nominal de no más de 5 mm, por ejemplo, no más de 2 mm, por ejemplo, no más de 1 mm. Opcionalmente, la variación de altura de manejo permitida ("tolerancia") para el módulo codificador no es menor a /- 50 pm (micras), opcionalmente no menor a /- 75 pm (micras), por ejemplo al menos /- 100 pm (micras).
La carcasa protectora puede ser alargada. La carcasa protectora puede ser sustancialmente recta. La carcasa protectora puede comprender una forma sustancialmente tubular. La forma de la sección transversal de dicha carcasa protectora tubular no tiene por qué ser necesariamente redonda, sino que, por ejemplo, podría comprender otras formas regulares o irregulares. Por ejemplo, la forma de la sección transversal de dicha carcasa protectora tubular podría ser sustancialmente rectangular. Opcionalmente, la carcasa protectora es redonda, por ejemplo circular, por ejemplo en forma de anillo.
Dicho sello puede extenderse a lo largo de la dimensión de medición del aparato codificador. Opcionalmente, el sello se proporciona mediante un flujo de gas, por ejemplo, a través de un espacio en la carcasa protectora y/o, por ejemplo, a través de una presión positiva (por ejemplo, aire) dentro de dicha carcasa protectora. Opcionalmente, el sello comprende una barrera física. El sello podría comprender una pluralidad, por ejemplo, un par, de miembros de sello. Por ejemplo, el sello podría comprender una pluralidad (por ejemplo, un par) de labios de sellado (por ejemplo, que podrían ser alargados o anulares/en forma de anillo). En aquellas realizaciones en las que el receptor de señal de escala se puede configurar para conectarse a una parte de una máquina ubicada fuera de la carcasa protectora a través de un miembro de montaje, el miembro de montaje podría pasar a través del sello, por ejemplo, entre los labios de sellado. Por ejemplo, el miembro en forma de hoja mencionado anteriormente podría pasar a través del sello, por ejemplo, entre los labios de sellado.
Opcionalmente, el sello (por ejemplo, los labios de sellado) es (son) compatibles. Opcionalmente, el sello (por ejemplo, los labios de sellado) es (son) elásticos. Por ejemplo, el sello (por ejemplo, los labios de sellado) es (son) suficientemente compatibles para permitir el movimiento relativo de las partes relativamente móviles del módulo codificador. Por ejemplo, el sello podría permitir el movimiento relativo de la escala/carcasa protectora y el receptor de señal de escala, por ejemplo permitiendo al miembro, por ejemplo, miembro en forma de hoja, y la carcasa protectora/sello moverse unos con relación a otros. Opcionalmente, el sello (por ejemplo, los labios de sellado) se empuja hacia una configuración sellada, por medio de su elasticidad. El sello (por ejemplo, los labios de sellado) podría comprender, por ejemplo, poliuretano, tal como poliuretano termoplástico y/o elastómero fluorado.
La cabeza lectora puede comprender al menos un dispositivo de control de vibraciones. Tal dispositivo puede ser particularmente beneficioso para aquellas realizaciones en las que el receptor de señal de escala está dispuesto independientemente de la escala (por ejemplo, que está "limitado externamente"), descrito con más detalle a continuación. Como se entenderá, tal dispositivo de control de vibraciones se puede configurar para reducir la susceptibilidad de la cabeza lectora (por ejemplo, del receptor de señal de escala) a las vibraciones. Un dispositivo de control de vibraciones puede ser un dispositivo configurado para reducir la respuesta de al menos parte de un sistema (por ejemplo, el receptor de señal de escala de la cabeza lectora) debido a la excitación externa. El dispositivo de control de vibraciones puede comprender al menos un miembro que está configurado para vibrar independientemente de la cabeza lectora, por ejemplo, independientemente del receptor de señal de escala. El dispositivo de control de vibraciones puede comprender al menos un miembro que está configurado con una frecuencia de resonancia independiente de las partes del conjunto de la cabeza lectora que están ubicadas dentro de la carcasa protectora (por ejemplo, del receptor de señal de escala). Opcionalmente, el dispositivo de control de vibraciones comprende al menos un miembro que está configurado con una frecuencia de resonancia diferente a la de las partes de la cabeza lectora que están ubicadas dentro de la carcasa protectora (por ejemplo, diferente a la del receptor de señal de escala).
El dispositivo de control de vibraciones puede comprender un amortiguador de masa sintonizado. El amortiguador de masa sintonizado se puede sintonizar para reducir la amplitud de las vibraciones en al menos la parte del conjunto de la cabeza lectora (por ejemplo, de al menos el receptor de señal de escala) en la que está instalado, en y alrededor de la frecuencia de resonancia de esa parte. Un amortiguador de masa sintonizado puede comprender al menos un elemento de resorte. Un amortiguador de masa sintonizado puede comprender al menos un elemento amortiguador. Un amortiguador de masa sintonizado puede comprender al menos un elemento de masa. La rigidez "k" de al menos un resorte, el coeficiente de amortiguación "c" de al menos un amortiguador y la masa "m" de al menos una masa se pueden seleccionar (en otras palabras, "sintonizar") para reducir la amplitud de las vibraciones de al menos la parte del conjunto de la cabeza lectora (por ejemplo, de al menos el receptor de señal de escala) en la que está instalado, en y alrededor de la frecuencia de resonancia de esa parte.
El receptor de señal de escala puede comprender una caja exterior. La caja exterior se puede configurar para proteger los componentes del receptor de señal de escala que se encuentran dentro de la carcasa protectora de la contaminación (por ejemplo, sólidos o fluidos como virutas o refrigerante, o por ejemplo, humedad) que ocurre que entra en la carcasa protectora. En particular, la caja exterior puede configurarse para proporcionar protección contra fluidos, por ejemplo, líquidos. Dicha caja exterior podría encapsular dichos componentes. Dichos componentes pueden comprender componentes eléctricos, incluidos cables y/o placas de circuito impreso. Dichos componentes pueden comprender los componentes descritos anteriormente que están configurados para interactuar con la señal de escala. La caja exterior puede ser un cuerpo sellado, por ejemplo, una caja sellada herméticamente.
Por consiguiente, los componentes del sensor del receptor de señale de escala pueden estar contenidos dentro de un cuerpo/caja exterior sellada. En otras palabras, los componentes eléctricos y/o otros del receptor de la señal de escala utilizados, por ejemplo, en la detección de la señal de escala, pueden estar contenidos dentro de un cuerpo/caja exterior sellada. Por ejemplo, en el caso de un aparato codificador óptico, los componentes ópticos tales como una lente, rejilla de difracción, dispositivo de dirección de haz o divisor de haz pueden estar contenidos con el cuerpo/caja exterior sellada. El emisor de la cabeza lectora (por ejemplo, un emisor de luz) puede estar contenido dentro del cuerpo sellado/caja exterior. Se puede proporcionar una ventana (por ejemplo, ventana sellada) en el cuerpo sellado/caja exterior para permitir que la señal de escala entre en el cuerpo/caja exterior sellada.
Otras características opcionales de la caja exterior se explican a continuación en relación con el segundo aspecto de la invención, que no se repiten aquí por concisión, pero que son igualmente aplicables a este primer aspecto y otros aspectos de la invención, y viceversa.
También se describe en este documento un módulo codificador sellado para montar en una máquina para medir el desplazamiento relativo de la primera y segunda partes de la máquina, el módulo codificador sellado que comprende una escala, una cabeza lectora que comprende un receptor de señal de escala y una carcasa protectora que encapsula al menos la escala y dicho receptor de señal de escala, en el que el receptor de señal de escala comprende una caja exterior dentro de la cual están contenidos uno o más componentes de la cabeza lectora.
Dotar al receptor de señal de escala con una caja exterior puede ayudar a garantizar que uno o más componentes del receptor de señal de escala (es decir, componente o componentes para efectuar la detección de la señal de escala, por ejemplo, componentes electrónicos y/u otros componentes utilizados para generar y/o interactuar con, tal como detectar y/o manipular, la señal de la escala) está/están protegidos incluso si la contaminación logra entrar en el interior de la carcasa protectora. En particular, la caja exterior puede configurarse para proporcionar protección contra fluidos, por ejemplo, líquidos. Esto puede mejorar la fiabilidad y la longevidad del aparato codificador. Tal componente puede comprender un componente electrónico, incluyendo cualquier cable y/o cualquier placa de circuito impreso. Tal componente puede comprender un sensor. Dicho componente puede comprender un componente que interactúe con la señal de la escala (por ejemplo, utilizado para manipular la señal de la escala antes de que sea detectada por el sensor de la cabeza lectora). Tal componente puede comprender un emisor, tal como un emisor de luz, por ejemplo, para iluminar la escala. En el caso de que el aparato codificador comprenda un aparato codificador óptico, el componente o componentes ópticos del receptor de señal de escala también se pueden ubicar dentro de dicha caja exterior.
La caja exterior puede ser rígida. Tal caja rígida puede configurarse para proteger uno o más componentes (incluidos cualquier cable y/o cualquier placa de circuito impreso) contra objetos sólidos que entren en la carcasa protectora. La caja exterior podría ser sustancialmente en forma de caja. Por ejemplo, podría tener un perfil de sección transversal generalmente rectangular. La caja exterior puede proporcionar un volumen vacío/interno dentro del cual se encuentran uno o más componentes del receptor de señal de escala. La caja exterior puede proporcionar la estructura (por ejemplo, estructura de soporte de carga) en la que se montan uno o más componentes del receptor de señal de escala. La caja exterior puede estar (se puede configurar para que esté) montada en una de la primera y segunda partes de la máquina. Esto podría ser a través de la carcasa protectora. Esto podría ser a través de un soporte de cabeza lectora, por ejemplo, como se describió anteriormente en relación con los otros aspectos de la invención. Por ejemplo, la caja exterior podría montarse en una de la primera y segunda partes de la máquina mediante un bloque de montaje. En realizaciones en las que la carcasa protectora comprende un sello a través del cual el receptor de señal de escala puede conectarse a una parte fuera de la carcasa protectora, la caja exterior puede comprender la parte que se extiende a través del sello. Por ejemplo, en las realizaciones en las que hay un miembro en forma de hoja (como se describió anteriormente), el miembro en forma de hoja puede ser parte de la caja exterior. En particular, el miembro en forma de hoja puede contener y proteger cables u otros componentes eléctricos/ópticos de la contaminación que entra en la carcasa protectora.
Como se entenderá, la caja exterior puede comprender una pluralidad de componentes, por ejemplo, un cuerpo y una tapa, que juntos definen un volumen interno dentro del cual están contenidos uno o más componentes de la cabeza lectora.
La caja exterior puede encapsular al menos todos los componentes electrónicos, incluidos cualquier cable y cualquier placa de circuito impreso, del receptor de señal de escala que se encuentran dentro de la carcasa protectora. En el caso de un codificador óptico, la caja exterior podría encapsular todos los componentes ópticos utilizados en la detección de la señal de escala (por ejemplo, cualquier combinación de una o más lentes, rejillas de difracción, divisores de haz, fuentes de luz y direccionadores de haz), excepto por un lado exterior de una o más ventanas a través del cual la señal de escala entra en la caja y/o a través del cual la luz de un emisor de luz sale de la caja exterior hacia la escala. Por consiguiente, como se entenderá, cualquiera de tales ventanas puede formar parte de la caja exterior. Opcionalmente, cualquier componente electrónico que comprenda un armazón o cuerpo protector (por ejemplo, que proteja la electrónica desnuda del componente electrónico) puede formar parte en sí mismo de la caja exterior.
El aparato codificador podría comprender un aparato codificador óptico reflectante. En tales realizaciones, la fuente de luz para iluminar la escala y el detector para detectar la escala pueden ubicarse en el mismo lado de la escala. En tales realizaciones, la misma caja exterior (por ejemplo, una única) puede comprender la fuente de luz y el detector.
Preferiblemente, la caja exterior proporciona protección contra partículas sólidas hasta al menos el nivel 4, y protección contra la entrada de líquidos hasta al menos el nivel 4, de acuerdo con la Marca de Protección Internacional (también conocida como Marca de Protección de Entrada), norma 60529 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). En otras palabras, preferiblemente la caja exterior tiene una clasificación IP de al menos IP44. La caja exterior podría proporcionar protección contra partículas sólidas hasta al menos el nivel 5, opcionalmente hasta al menos el nivel 6. La caja exterior podría proporcionar protección contra la entrada de líquidos hasta al menos el nivel 5, opcionalmente hasta al menos el nivel 6, por ejemplo hasta al menos el nivel 7. En otras palabras, la caja exterior podría tener una clasificación IP de IPxy donde x (que se relaciona con la protección contra partículas sólidas) es al menos 4 (por ejemplo, de 4 a 6) e y (que se relaciona con la protección contra la entrada de líquidos) es al menos 4 (por ejemplo, de 4 a 7). Como se entenderá, las características explicadas anteriormente y a continuación en relación con los otros aspectos de la invención son igualmente aplicables a este aspecto de la invención, y viceversa.
También se describe en la presente memoria un aparato codificador que comprende una escala y un conjunto de cabeza lectora movibles uno con relación al otro, el conjunto de cabeza lectora que comprende un receptor de señal de escala, la escala y el receptor de señal de escala están ubicados dentro de una carcasa protectora que está configurada para protegerlos de contaminación ubicada fuera de la carcasa protectora y comprende un sello a través del cual el receptor de señal de escala se puede conectar a una parte fuera de la carcasa protectora, en la que la disposición del receptor de señal de escala dentro de la carcasa protectora es independiente de la escala y la carcasa protectora. Como se entenderá, las características explicadas anteriormente y a continuación en relación con los otros aspectos de la invención son igualmente aplicables a este aspecto de la invención, y viceversa.
También se describe en la presente memoria un conjunto de cabeza lectora para un aparato codificador (por ejemplo, que comprende al menos un sensor para detectar características de escala) que comprende al menos un dispositivo de control de vibraciones configurado para reducir la susceptibilidad de al menos una parte del conjunto de cabeza lectora (por ejemplo, una parte receptora de señal de escala) a las vibraciones. Por consiguiente, esta solicitud describe una cabeza lectora para un aparato codificador que comprende al menos un sensor para detectar características de escala y al menos un dispositivo de control de vibraciones configurado para vibrar independientemente del resto de la cabeza lectora. Al dotar una cabeza lectora con al menos un dispositivo de control de vibraciones, se pueden controlar las vibraciones que se transfieren a través de ella desde la máquina en la que está montada. Esto es particularmente útil cuando la cabeza lectora está montada en la máquina a través de una estructura que es susceptible a vibraciones (por ejemplo, a través de un miembro alargado). Como se entenderá, las características explicadas anteriormente y a continuación en relación con el otro aspecto de la invención son igualmente aplicables a este aspecto de la invención, y viceversa. En consecuencia, por ejemplo, la cabeza lectora podría comprender un receptor de señal de escala. El receptor de señal de escala podría comprender el al menos un dispositivo de control de vibraciones. En aquellas realizaciones en las que el receptor de señal de escala está montado a través de una hoja alargada, el receptor de señal de escala y/o la hoja alargada podrían comprender al menos un dispositivo de control de vibraciones.
También se describe en la presente memoria una máquina que comprende un aparato codificador y/o cabeza lectora como se describió anteriormente.
Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para configurar un módulo codificador sellado para medir la posición relativa de dos partes relativamente móviles de una máquina en un primer grado de libertad, comprendiendo el módulo codificador sellado, una escala, una cabeza lectora que comprende un receptor de señal de escala y una carcasa protectora integral que encapsula al menos la escala y dicho receptor de señal de escala, en donde el módulo codificador sellado está configurado para determinar y emitir información de diagnóstico, en el que la cabeza lectora comprende un bloque de montaje (114) externo a la carcasa protectora montado en una de las dos partes relativamente móviles de la máquina, y en el que el módulo codificador sellado comprende al menos un dispositivo de salida visual (113, 113') provisto en el bloque de montaje o en la carcasa protectora para emitir la información de diagnóstico en forma de una señal óptica, comprendiendo el método usar dicha información de diagnóstico para determinar si la escala y el receptor de señal de escala están en una relación posicional relativa deseada en al menos un grado de libertad distinto del primer grado de libertad. El método puede comprender que un operador ajuste la posición relativa de la escala y el receptor de señal de escala en respuesta a una indicación de que la escala y el receptor de señal de escala no están en una relación posicional relativa deseada en al menos un grado de libertad distinto del primer grado de libertad. De acuerdo con las descripciones anteriores y posteriores, la información de diagnóstico podría presentarse a un operador a través de un emisor de luz. Por consiguiente, el método puede comprender que el operador ajuste la posición relativa de la escala y el receptor de señal de escala en respuesta a la salida del emisor de luz, por ejemplo, en respuesta al color de la luz emitida por el emisor de luz.
Las realizaciones de la invención se describirán, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1a ilustra esquemáticamente un codificador sellado según un aspecto de la invención;
La Figura 1b ilustra esquemáticamente el codificador sellado de la Figura 1a con parte de la carcasa protectora recortada para mostrar la escala y el conjunto de sensor de escala ubicado dentro de la carcasa protectora;
La Figura 1c es una sección transversal a través del aparato codificador sellado de la Figura 1a;
La Figura 1d ilustra esquemáticamente el codificador sellado de la Figura 1a con parte de la carcasa protectora recortada para mostrar la escala y el conjunto de sensor de escala ubicado dentro de la carcasa protectora;
Las Figuras 2a y 2b son ilustraciones esquemáticas de otra realización de un aparato codificador sellado según un aspecto de la presente invención, con parte de la carcasa protectora recortada para mostrar la escala y el receptor de señal de escala ubicado dentro de la carcasa protectora;
La Figura 2c es una sección transversal a través del aparato codificador sellado de las Figuras 2a y 2b;
La Figura 2d es una sección transversal a través de una realización alternativa de un aparato codificador sellado;
La Figura 3 es una ilustración de otra realización alternativa de un conjunto de cabeza lectora adecuada para su uso con un codificador sellado, con parte del módulo de recepción de señal recortada para exponer sus componentes internos;
La Figura 4 es una ilustración del módulo de recepción de señal del aparato codificador sellado de la Figura 3;
La Figura 5 es una ilustración de un amortiguador de masa sintonizado utilizado en el módulo de recepción de señal de las Figuras 3 y 4;
Las Figuras 6a y 6b ilustran una forma alternativa de implementar un dispositivo de control de vibraciones en un conjunto de cabeza lectora;
Las Figuras 7a y 7b ilustran otra forma más de implementar un dispositivo de control de vibraciones en un conjunto de cabeza lectora;
Las Figuras 8a a 8c ilustran esquemáticamente otras formas de implementar un dispositivo de control de vibraciones;
Las Figuras 9a y 9b ilustran esquemáticamente realizaciones giratorias de la invención; y
Las Figuras 10a y 10b ilustran una realización alternativa de un codificador giratorio que se implementa según la invención.
Con referencia inicialmente a las Figuras 2a a 2d, hay un módulo codificador sellado 102 según la invención. El módulo codificador sellado 102 comprende una escala 104 que tiene una pluralidad de características (no mostradas) y un conjunto de cabeza lectora 103, que comprende un receptor de señal de escala 106 para recibir una señal de la escala. En la realización descrita, el módulo codificador sellado 102 es un codificador óptico, en el que el conjunto de cabeza lectora 103 utiliza radiación electromagnética (EMR) en el rango de infrarrojos a ultravioleta para leer la escala 104. En particular, en esta realización descrita, el aparato codificador de medición de posición es un codificador absoluto óptico. Por consiguiente, la escala comprende una serie de características identificables de forma única, por ejemplo, códigos, que el conjunto de cabeza lectora 103 puede leer y procesar para determinar una posición única a lo largo de la longitud de la escala 104. Sin embargo, como se entenderá, el aparato codificador de medición de posición no necesita ser necesariamente un codificador absoluto. Por ejemplo, podría ser un codificador óptico incremental. Además, el aparato codificador no necesita ser un codificador óptico, por ejemplo, el aparato codificador podría ser un codificador magnético o, por ejemplo, un codificador inductivo.
El conjunto de cabeza lectora 103 se comunica con un dispositivo procesador externo (no mostrado), por ejemplo, un controlador, a través de un canal de comunicación que en la realización descrita comprende una conexión física (por ejemplo, el cable 105) en oposición a una conexión inalámbrica. El canal de comunicación puede ser bidireccional de modo que el conjunto de cabeza lectora 103 pueda recibir datos (por ejemplo, instrucciones) desde el dispositivo procesador externo así como enviar datos (por ejemplo, información/señales de posición) al dispositivo procesador externo. La alimentación al conjunto de cabeza lectora 103 también se puede suministrar a través de una conexión física, por ejemplo, a través del cable 105. Sin embargo, este no tiene por qué ser necesariamente el caso. Por ejemplo, el conjunto de cabeza lectora 103 podría comprender una fuente de alimentación interna, tal como una batería.
La escala 104 y el receptor de señal de escala 106 están ubicados dentro de una carcasa protectora 108 que los protege de contaminantes externos a la carcasa protectora. La escala 104 está fijada a la carcasa protectora 108 mientras que el receptor de señal de escala 106 puede moverse a lo largo de la escala 104 dentro de la carcasa protectora 108. En uso, la carcasa protectora 108 estará asegurada a una primera parte de una máquina (no mostrada) y el receptor de señal de escala 106 estará asegurado a una segunda parte de la máquina (no mostrada). Como se entenderá, la primera y segunda partes de la máquina son relativamente móviles una con respecto a la otra. El conjunto de cabeza lectora comprende además un bloque de montaje 114 que debe sujetarse directamente a la segunda parte de la máquina (por ejemplo, mediante uno o más sujetadores liberables, tales como pernos roscados que pasan a través de los orificios 115), y una hoja 116 que está conectada a y se extiende entre el bloque de montaje 114 y el receptor de señal de escala 106. Se proporciona una fuente de luz 113 en un extremo del bloque de montaje 114 y se usa (como se explica con más detalle a continuación en relación con las otras realizaciones de la invención) para retransmitir información de diagnóstico relativa al codificador a un operador/instalador.
La carcasa protectora 108 comprende además un sello 111 en forma de un par de labios de sellado 112 que sella el interior de la carcasa protectora 108, en la que residen la escala 104 y el receptor de señal de escala 106, de contaminantes externos. La hoja 116 pasa entre el par de labios de sellado 112. Los labios de sellado 112 son compatibles para poder separarse para permitir el movimiento de la hoja 116 y, por tanto, el receptor de señal de escala 106 a lo largo de la carcasa protectora 108 y por tanto la escala 104, pero también son suficientemente elásticas para cerrarse entre sí alrededor de la hoja 116, formando así una barrera física contra contaminantes sólidos y fluidos (en particular, líquidos y humedad). En otras palabras, la hoja 116 separa los labios de sellado 112 a medida que se mueve a lo largo del sello, entre los labios de sellado 112, y los labios de sellado tienen suficiente elasticidad para cerrarse entre sí en ausencia de la hoja 116.
La disposición del receptor de señal de escala 106 dentro de la carcasa protectora es independiente de la escala 104 o de la carcasa protectora 108. Está rígidamente conectado al bloque de montaje 114. En particular, el receptor de señal de escala 106 está rígidamente conectado a la hoja 116, que a su vez está rígidamente conectada al bloque de montaje 114. Por consiguiente, la posición del receptor de señal de escala 106 en todos los grados de libertad está dictada por la posición del bloque de montaje 114 y por tanto dictada por la posición de la segunda parte de la máquina a la que se asegura el bloque de montaje 114 durante el uso, y no mediante la escala 104 u otra parte dentro de la carcasa protectora 108.
En la realización descrita, la posición y el movimiento del receptor de señal de escala 106 no está limitado o guiado de ninguna manera por la escala 104 o la carcasa protectora 108. Debido al montaje rígido entre el receptor de señal de escala 106 y el bloque de montaje 114, la posición y el movimiento del receptor de señal de escala 106 en los seis grados de libertad está limitado y guiado por la posición y el movimiento del bloque de montaje 114 y, por tanto, la parte de la máquina a la que está asegurado el bloque de montaje 114. Por consiguiente, la posición y el movimiento del receptor de señal de escala 106 podrían describirse como "limitados externamente". Además, el receptor de señal de escala 106 no se apoya contra la escala 104. Por consiguiente, tal codificador sellado podría describirse como "sin rodamiento integral" o "sin rodamiento". Consideramos que ésta es una disposición novedosa para un codificador sellado (y es el tema de una solicitud de patente PCT en tramitación junto con la misma titulada "Encoder Apparatus" que tiene la misma fecha de prioridad y reivindicación de prioridad que la presente solicitud) y, por el contrario, por ejemplo, a la configuración conocida de un codificador lineal de "cojinete integral" sellado que empuja/lleva el receptor de señal de escala contra la escala y proporciona un acoplamiento compatible entre el receptor de señal de escala y su bloque de montaje. Un ejemplo de tal disposición de "cojinete integral" se describe a continuación en relación con la realización mostrada en las Figuras 1a a 1d. Tal disposición podría describirse como "limitada internamente".
Como se entenderá, si se desea, podría proporcionarse un mecanismo de ajuste para ajustar la posición de configuración relativa del receptor de señal de escala 106 con respecto al bloque de montaje 114 (por ejemplo, el receptor de señal de escala podría conectarse a la hoja 116, y/o la hoja 116 podría montarse en el bloque de montaje 114, a través de una junta que facilite el ajuste selectivo de su posición relativa en al menos un grado de libertad lineal y/o giratorio, por ejemplo mediante la manipulación de un micro/tornillo prisionero). Tal mecanismo de ajuste selectivo podría ser útil para ayudar a la configuración/alineación del aparato codificador. Sin embargo, como se entenderá, un mecanismo de ajuste selectivo de este tipo seguirá proporcionando una conexión rígida entre el receptor de señal de escala 106 y el soporte de cabeza lectora 114, y por tanto una conexión rígida entre el receptor de señal de escala 106 y la parte de la máquina en la que está montado (es decir, de modo que durante el uso/funcionamiento, la posición/orientación del receptor de señal de escala 106 en todos los grados de libertad todavía está dominada/dictada por la segunda parte de la máquina en la que está montado el bloque de montaje 114).
En la realización descrita, el receptor de señal de escala 106 no contacta con la escala 104, ni con la carcasa protectora 108 en absoluto. Por consiguiente, existe un espacio todo el camino alrededor del receptor de señal de escala 106, entre él y la escala 104 y el interior de la carcasa protectora 108. De hecho, como se muestra, en la realización descrita, el único contacto entre el conjunto de cabeza lectora 103 (que comprende el receptor de señal de escala 106 y el soporte de la cabeza lectora 110) y la carcasa protectora 108 está entre la hoja 116 y el par de labios de sellado 112. Como se entenderá, el par de labios de sellado 112 son de comportamiento flexible y elástico y ceden para acomodar la hoja 116 y, por lo tanto, no limitan ni controlan la posición del receptor de señal de escala 106.
Además, en la realización descrita, el receptor de señal de escala 106 comprende una caja exterior 107, dentro de la cual se encuentran los componentes eléctricos del receptor de señal de escala. También se puede proporcionar el sensor del receptor de señal de escala 106 para detectar la señal de escala procedente de la escala 104, y también cualquier componente asociado para formar la señal de escala en el sensor (por ejemplo, componentes ópticos tales como una lente, rejilla de difracción y/o espejos) dentro de la caja exterior 107 del receptor de señal de escala. La caja exterior 107, está configurada (por ejemplo, sellada) de tal manera que si la contaminación pasase inadvertidamente a través de los sellos de labio 112, entonces están protegidos los componentes del receptor de señal de escala 106 (en particular los componentes eléctricos y ópticos) en el interior la caja exterior 107.
Como se entenderá, en las realizaciones en las que se proporciona una caja exterior 107, se puede proporcionar una ventana (por ejemplo, la ventana 232 en las Figuras 3 y 4) para permitir que la señal de escala llegue al sensor ubicado dentro de la caja exterior 107. Opcionalmente, la ventana no tiene ningún efecto material sobre la señal de escala (por ejemplo, su único propósito podría ser simplemente permitir que la señal de la escala entre en la caja exterior 107 sin contribuir a la forma de la señal recibida en el sensor de la cabeza lectora). Opcionalmente, la ventana podría configurarse para redirigir la señal proveniente de la escala (por ejemplo, podría comprender un espejo). Opcionalmente, la ventana podría configurarse para interactuar con la señal de escala para producir la señal deseada detectada en el sensor. Por ejemplo, podría comprender una rejilla de difracción y/o una lente. En cualquier caso, como se entenderá, el exterior de la ventana 232 no quedará sellada de ninguna contaminación que entre en la carcasa protectora 108, dado que forma parte de la caja exterior 107, sino el interior de la ventana, y cualesquiera otros componentes (por ejemplo, componentes ópticos) que están configurados para manipular la señal procedente de la escala 104 están protegidos de la contaminación.
Los beneficios de proveer al receptor de señal de escala 106 con una caja exterior 107 pueden ser beneficiosos no solo para las realizaciones en las que el receptor de señal de escala 106 está dispuesto de forma independiente con respecto a la escala (por ejemplo, es "sin cojinete" o "limitado externamente"), sino también puede ser beneficioso para las realizaciones en las que el receptor de señal de escala se empuja contra la escala (comprende "cojinetes integrales"), por ejemplo está montado en el soporte de la cabeza lectora a través de un enlace articulado y cuya posición está "limitada internamente" (por ejemplo, también puede ser beneficiosa en codificadores cerrados del tipo descrito a continuación en relación con las Figuras 1a a 1d). Por consiguiente, como se entenderá, en relación con este aspecto, podría proporcionarse un enlace articulado como el descrito en relación con las Figuras 1a a 1d. Sin embargo, aunque proporcionar una caja exterior 107 puede mejorar la resiliencia de un codificador cerrado con "cojinetes integrales" (por ejemplo, de un codificador con un receptor de señal de escala "limitado internamente"), si la contaminación pasa a través de los labios de sellado 12 y aterriza en el escala, esto puede afectar negativamente al rendimiento del aparato codificador. Por ejemplo, si aterrizara suficiente contaminación en las características de la escala, esto podría afectar adversamente a la señal proveniente de la escala. Además, si la contaminación sólida, tal como virutas, entró en la carcasa protectora y cayó sobre la pista o pistas a lo largo de las cuales discurren los cojinetes 20 de la cabeza lectora, esto podría afectar negativamente a la posición/orientación relativa del receptor de señal de escala y la escala a medida que el receptor de señal de escala se desplaza sobre la suciedad. Por supuesto, un codificador cerrado con un receptor de señal de escala dispuesto independientemente de la escala (por ejemplo, "limitado externamente") tiene la ventaja adicional de no sufrir tal problema.
Como se explica con más detalle a continuación en relación con las otras realizaciones de la invención, el receptor de señal de escala 106 recibe una señal de la escala que se procesa para proporcionar, a través del cable 105, por ejemplo, una señal de posición a un dispositivo externo (tal como como controlador de máquina). Por ejemplo, el procesamiento para determinar la posición podría ser realizado por uno o más dispositivos procesadores en el receptor de señal de escala 106, y/o por uno o más dispositivos procesadores en otra parte del conjunto de la cabeza lectora tal como el bloque de montaje 114. Opcionalmente, la hoja 116 comprende uno o más canales para permitir que los cables pasen entre el receptor de señal de escala 106 y el bloque de montaje 114. Alternativamente, se podría usar comunicación inalámbrica, o se podrían usar conexiones cableadas externas a la hoja 116. Si la hoja 116 comprende uno o más canales, entonces el aire (por ejemplo, suministrado a través de una línea de suministro de aire 109) podría pasar al interior de la carcasa protectora 108 a través de la hoja 116 (por ejemplo, a través de orificios en la hoja 116) al receptor de señal de escala.
Como se entenderá, las Figuras 2a a 2d son esquemáticas y típicamente la separación entre la escala 104 y el receptor de señal de escala 106 (a menudo referido como la altura de manejo) puede ser mucho menor que la mostrada. La altura de manejo deseada dependerá del codificador, pero, por ejemplo, las alturas de manejo típicas de los codificadores ópticos pueden estar en la región de 0,24 mm a 2 mm. En el ejemplo particular descrito, la altura de manejo nominal es de 0,8 mm, con una tolerancia de /- 0,15 mm.
El módulo codificador sellado 102 mostrado en las Figuras 2a a 2d se puede utilizar en cualquier orientación. En las Figuras 2a a 2d, el bloque de montaje 114 se muestra colocado directamente encima del receptor de señal de escala 106 y la carcasa protectora 108. Sin embargo, este no tiene por qué ser necesariamente el caso. Por ejemplo, el módulo codificador sellado 102 podría montarse en su lado, o incluso al revés (de manera que el bloque de montaje 114 se coloque directamente debajo del receptor de señal de escala 106 y la carcasa protectora 108). De hecho, tal disposición puede ser ventajosa porque cualquier contaminación externa tenderá a desprenderse de los sellos de labio 112 de la carcasa protectora 108 debido a la gravedad.
Asimismo, no es necesario que el par de labios de sellado 112 se proporcione directamente en el lado de la carcasa protectora 108 que es opuesto al lado de la carcasa protectora 108 en el que se encuentra la escala. Por ejemplo, con referencia a la orientación mostrada en la Figura 2c, los labios de sellado 112 podrían proporcionarse en uno de los lados verticales de la carcasa protectora de modo que la hoja 116 se extienda horizontalmente en oposición a verticalmente. Alternativamente, podrían proporcionarse a lo largo de una de las esquinas/bordes de la carcasa protectora entre dos lados, como se muestra en la Figura 2d (que, como se muestra en esta realización, el sello 111 comprende dos pares de labios de sellado 112).
Con referencia ahora a las Figuras 3 a 5, se muestra otro conjunto de cabeza lectora 203. El conjunto de cabeza lectora 203 de las Figuras 3 a 5 comparte muchas similitudes con el conjunto de cabeza lectora 103 de la Figura 2 y, por ejemplo, comprende un receptor de señal de escala 206, un bloque de montaje 214, un emisor de luz 213, y una hoja 216 que proporciona una conexión rígida entre el receptor de señal de escala 206 y el bloque de montaje 214 (por consiguiente, el receptor de señal de escala 206 está "limitado externamente"). La figura 3 muestra el conjunto de cabeza lectora 203 aislado, pero como se entenderá, el conjunto de cabeza lectora 203 está destinado a ser utilizado para leer una escala que está ubicada dentro de una carcasa protectora, como la que se muestra en las Figuras 2a a 2d. Por consiguiente, también se pretende que el receptor de señal de escala 206 también se ubique dentro de la carcasa protectora, y la hoja 216 pasará a través de un sello alargado en la carcasa protectora, tal como un par de labios de sellado. Al igual que con la realización de las Figuras 2a a 2d, el receptor de señal de escala 206 es una cabeza lectora óptica, pero no es necesario que éste sea el caso.
Al igual que con el receptor de señal de escala 106 de la Figura 2, el receptor de señal de escala 206 de las Figuras 3 y 4 comprende una caja exterior protectora 207. En este caso, los componentes dentro del receptor de señal de escala 206 están protegidos (por ejemplo, sellados) por medio de la caja exterior protectora 207 y una cara de montaje 217 provista en el extremo de la hoja 216 próxima al receptor de señal de escala 206 a través del cual el receptor de señal de escala 206 está montado en la hoja 216. Puede proporcionarse un miembro de sellado en la interfaz entre la caja exterior 207 y la cara de montaje 217 (por ejemplo, se podría intercalar una junta entre la caja exterior 207 y la cara de montaje 217 de la hoja 216).
Como se muestra, en lugar de que la hoja 216 se extienda perpendicularmente entre el receptor de señal de escala 206 y el bloque de montaje 214 (como en la configuración de la Figura 2), en esta realización la hoja se extiende en un ángulo no perpendicular, por ejemplo aproximadamente 45 grados entre el receptor de señal de escala 206 y el bloque de montaje 214. Éste es tal que la hoja puede orientarse de manera que cualquier líquido que caiga sobre ella se desprenda de los labios de sellado, independientemente de si el módulo codificador sellado está montado vertical u horizontalmente.
Como se muestra en las Figuras 3 y 4, se muestra una unidad óptica 230 que comprende los componentes del receptor de señal de escala para detectar la señal de escala. En particular, la unidad óptica comprende una fuente de luz 252 para iluminar la escala, una lente 254 configurada para visualizar la escala, un sensor 256 sobre el cual cae dicha imagen y está configurado para detectar dicha imagen (por ejemplo, un sensor CCD o CMOS de una o dos dimensiones), y un direccionador de haz 258 que está configurado para dirigir la luz desde la fuente de luz a la escala. Como se muestra, el sensor 256 se puede montar en una placa de circuito impreso (PCB) 240. Un cable (no mostrado) conecta la PCB 240 a un dispositivo procesador dentro del bloque de montaje 214. Cuando el sensor obtiene una imagen, se pasa al dispositivo procesador ubicado dentro del bloque de montaje 214, que procesa la imagen para determinar una posición (de una manera conocida, por ejemplo, como se explica en el documento US2012/072169, cuyo contenido se incorpora en la presente memoria mediante esta referencia). La posición determinada se comunica entonces a un dispositivo externo (tal como por ejemplo un controlador de máquina), por ejemplo, a través de una o más señales transmitidas a lo largo del cable 205. Como se entenderá, son posibles otras disposiciones. Por ejemplo, todo el procesamiento podría ser realizado por uno o más dispositivos procesadores ubicados en el receptor de señal de escala 206. En otra realización alternativa, el dispositivo sensor (por ejemplo, un CCD o CMOS) podría ubicarse en el bloque de montaje y podría recibir la señal de escala a través de una guía de luz (por ejemplo, fibra óptica) que se extiende a través de la hoja 216. Por consiguiente, en este caso, el receptor de señal de escala 206 simplemente recoge la señal/luz de la escala y la pasa a través a un sensor ubicado en otra parte del conjunto de cabeza lectora.
Como se mencionó anteriormente, el módulo codificador puede proporcionar un emisor de luz 213 (113 en la realización de las Figuras 2a a 2d) para retransmitir información de diagnóstico; por ejemplo, por el conjunto de la cabeza lectora. Un emisor de luz de este tipo se puede utilizar para retransmitir información de diagnóstico a un operador/instalador. Por ejemplo, el color y/o el brillo de la luz emitida por la fuente de luz se controlan para reproducir la información de diagnóstico. Opcionalmente, el emisor de luz podría configurarse para parpadear de formas particulares para retransmitir información de diagnóstico. Por consiguiente, por ejemplo, durante la configuración del codificador, que podría ocurrir en la instalación o en un punto posterior (por ejemplo, en un punto posterior podría ser necesario configurar el codificador nuevamente), la información de diagnóstico (por ejemplo, la salida del emisor de luz) puede ser utilizada por un operador/instalador para asegurarse de que el codificador esté configurado correctamente. En particular, para aquellas realizaciones en las que el receptor de señal de escala está dispuesto independientemente de la escala, el operador puede usar la información de diagnóstico para verificar si el receptor de señal de escala se ha dispuesto en una posición deseada con respecto a la escala (en grados de libertad distintos de la de la dimensión de medición), y si no es así, ajustar la relación posicional en consecuencia.
Por ejemplo, el emisor de luz podría controlarse para emitir una señal visual que es dependiente de la configuración relativa de la cabeza lectora (por ejemplo, receptor de señal de escala) y la escala. Esto podría ser particularmente útil durante la instalación del módulo codificador para confirmar que la cabeza lectora está recibiendo una buena señal de la escala. Por ejemplo, el módulo codificador podría configurarse de manera que el color del emisor de luz 213 sea dependiente de la configuración relativa (por ejemplo, se podría emitir luz verde cuando la cabeza lectora está recibiendo una señal de escala buena/fuerte, y se podría emitir luz roja cuando la cabeza lectora está recibiendo una señal de escala pobre/débil). Tal indicación visual para indicar la configuración relativa de la cabeza lectora y la escala puede ser útil tanto para módulos codificadores "dispuestos de forma independiente" como "limitados internamente". Tal indicación visual para indicar la configuración relativa de la cabeza lectora y la escala puede ser particularmente útil cuando (como se mencionó anteriormente) se proporciona un mecanismo de ajuste para ajustar la posición de configuración relativa del receptor de señal de escala con respecto al bloque de montaje.
En la realización descrita, el procesador dentro del bloque de montaje 214 que se usa para determinar una posición también está configurado para procesar la imagen detectada por el sensor 256 con el fin de determinar la información de diagnóstico (sin embargo, como se entenderá, esto no tiene por qué ser necesariamente el caso; se podría utilizar un procesador independiente). En la realización descrita, el procesador está configurado para determinar la información de diagnóstico en base a la calidad de la señal detectada por el sensor. En esta realización particular, se configura para hacer una transformada de Fourier de la imagen obtenida por el sensor en la frecuencia espacial fundamental, w, de las características de la escala (que podría proporcionarse durante la configuración del módulo codificador o mediante el análisis de la imagen). Luego se establece la magnitud, A, de la transformada de Fourier. Como se entenderá, una transformada de Fourier proporciona una parte real 9* y una parte imaginaria ° , y la magnitud A se puede calcular a partir de la siguiente ecuación:
A = V [9l(F(a>))]2 [3(F(aj))f or A 2 = [9t(F(co))]2 [3(F(o))]2 (1)
donde F (w) representa la transformada de Fourier de la representación a frecuencia espacial w
Dado que calcular una raíz cuadrada es computacionalmente intensivo, se entenderá que puede ser preferible usar A2 en lugar de A para determinar la salida del indicador de configuración. El método entonces comprende comparar la A (o A2) con los valores de umbral para determinar cómo controlar el emisor de luz 213. Por ejemplo, cuando A (o A2) tiene un valor por debajo de un umbral, entonces el emisor de luz se puede controlar para que emita luz roja y cuando A (o A2) tiene un valor por encima de un umbral, entonces el emisor de luz se puede controlar para que emita luz verde.
Como se entenderá, A (o A2) es dependiente de la amplitud de las características obtenidas en la representación. Esto, a su vez, se ve afectado por la configuración de la cabeza lectora en relación con la escala (que es lo que se va a determinar). A (o A2) también es dependiente del número de características en la representación. Por consiguiente, si hay una variación significativa en la densidad de características a lo largo de la escala, entonces el método puede comprender pasos para compensar esto. Por ejemplo, esta compensación se puede lograr dividiendo A (o A2) por el número de elementos de la representación.
En la realización descrita, el método implica la Transformación de Fourier de la representación sustancialmente a la frecuencia espacial fundamental de las características. La Transformada de Fourier podría utilizar una frecuencia espacial fundamental asumida de las características, en débase a la escala con la que se está utilizando. Incluso si la frecuencia fundamental supuesta no es exactamente correcta, entonces el método puede proporcionar una indicación útil de la calidad de la representación. Opcionalmente, la frecuencia espacial fundamental de las características podría determinarse analizando la imagen antes de realizar la Transformada de Fourier. Esto podría ser útil en realizaciones en las que la frecuencia espacial fundamental real de las características tal como se muestran en la imagen varía significativamente debido a los efectos de aumento/altura de manejo.
Además, como se entenderá, no tiene por qué ser necesariamente el caso de que la Transformada de Fourier se realice sustancialmente a la frecuencia espacial fundamental de las características. Por ejemplo, el método podría implicar la realización de la Transformada de Fourier en alguna otra frecuencia, por ejemplo, en un armónico de la frecuencia espacial. Opcionalmente, el método podría implicar realizar la Transformada de Fourier en una o más frecuencias y comparar la magnitud de las Transformadas de Fourier en las diferentes frecuencias espaciales.
Los detalles adicionales de cómo se puede procesar una imagen de una escala absoluta para determinar la información de diagnóstico se describen en el documento US8505210, cuyo contenido se incorpora en la presente memoria mediante esta referencia. Como se entenderá, existen otras formas en las que se puede determinar la información de diagnóstico. Por ejemplo, como se describe en el documento US8505210, se puede determinar la amplitud relativa de diferentes tipos de características de escala tal como se muestran en la imagen, lo que puede ser indicativo de la calidad de la señal de escala detectada.
Como se muestra, en esta realización, el receptor de señal de escala 206 también comprende un dispositivo de control de vibraciones (de hecho, esta realización comprende una pluralidad de dispositivos de control de vibraciones), que en esta realización particular comprende un amortiguador de masa sintonizado 260. Nuestros inventores han encontrado que el uso de al menos un dispositivo de control de vibraciones puede mejorar la vida útil y/o el rendimiento metrológico de un aparato codificador. Este es particularmente el caso cuando el receptor de señal de escala está montado rígidamente en una estructura a través de un miembro susceptible a la vibración (por ejemplo, un miembro que transmite y/o amplifica la vibración) como un brazo alargado o una hoja delgada a la que está montado rígidamente el receptor de señal de escala. Por ejemplo, en el caso del receptor de señal de escala "constreñido externamente" de las realizaciones descritas anteriormente, las vibraciones se pasan a través del receptor de señal de escala a través de la disposición de montaje rígida. Un dispositivo de control de vibraciones proporciona una forma de controlar dicha vibración no deseada a la que está expuesto el receptor de señal de escala.
Como se entenderá, un dispositivo de control de vibraciones puede ser un dispositivo configurado para reducir la respuesta de un sistema (por ejemplo, el receptor de señal de escala) debido a la excitación externa. Como se mencionó anteriormente, en este ejemplo particular, el dispositivo de control de vibraciones comprende un amortiguador de masa sintonizado 260 que está sintonizado para reducir la amplitud de vibraciones en el sistema en el que está instalado, en y alrededor de la frecuencia de resonancia del sistema. Como se entenderá, un amortiguador de masa sintonizado comprende un resorte, un amortiguador y una masa. La rigidez del resorte "k", el coeficiente de amortiguación del amortiguador "c" y la masa de la masa "m" se seleccionan (es decir, "sintonizan") para reducir la amplitud de las vibraciones del sistema en el que está instalado, en y alrededor de la frecuencia de resonancia del sistema. En esta realización, el amortiguador de masa sintonizado comprende un par de anillos de elastómero 262 (por ejemplo, anillos de goma), que proporcionan los elementos de resorte y amortiguador, y un cuerpo 264 que proporciona el elemento de masa. Por consiguiente, cada anillo de elastómero 262 actúa como resorte y amortiguador, absorbiendo energía y convirtiendo la energía en calor. El cuerpo 264 comprende un material suficientemente denso (por ejemplo, latón) para permitir que el cuerpo 264 tenga un tamaño suficientemente pequeño al tiempo que proporciona una masa elevada adecuada. Por lo general, la masa de un amortiguador de masa sintonizado debe ser un porcentaje sustancial de la masa del sistema que se pretende amortiguar (en este caso, las partes del conjunto de cabeza lectora ubicadas dentro de la carcasa protectora, en particular el receptor de señal de escala 206). Por ejemplo, en este caso, la masa del amortiguador de masa sintonizado 260 puede ser al menos el 1% de la masa del receptor de señal de escala 206, opcionalmente al menos el 2% de la masa del receptor de señal de escala 206, por ejemplo aproximadamente el 5 % de la masa del receptor de señal de escala 206. Por ejemplo, en este caso, la masa del amortiguador de masa sintonizado 260 podría configurarse de manera que no sea más del 30% de la masa del receptor de señal de escala 206, opcionalmente no más del 25% de la masa del receptor de señal de escala 206.
Como se muestra en la Figura 4, los amortiguadores de masa sintonizados 260 están ubicados dentro de orificios cilíndricos provistos por el receptor de señal de escala 206. Aunque no se muestra, en la realización particular descrita, los lados de los orificios cilíndricos comprenden una pluralidad de rebordes (o "ranuras") alargados que se extienden axialmente de manera que la circunferencia exterior de los anillos de elastómero 262 se acople a dichos rebordes, reduciendo así el área de contacto entre los anillos de elastómero 262 y el interior del orificio. Esto ayuda a mantener baja la rigidez de los anillos de elastómero 262, lo que a su vez ayuda a reducir la frecuencia natural de los amortiguadores de masa sintonizados 260. Tal configuración evita la necesidad de utilizar una mayor masa 264 o anillos de elastómero 262 más blandos para obtener el efecto de amortiguación deseado.
Como se entenderá, los anillos de elastómero 262 y el orificio cilíndrico en el que se encuentran los amortiguadores de masa sintonizados 260 podrían tener una forma y un tamaño de manera que los anillos de elastómero 262 queden aplastados/comprimidos dentro de los orificios. Como se entenderá, incluso en tal caso, el elemento de masa 264 se moverá/vibrará independientemente del receptor de señal de escala 206. Alternativamente, los anillos de elastómero 262 y el orificio cilíndrico en el que se encuentran los amortiguadores de masa sintonizados 260 se podrían formar y dimensionar de manera que los anillos de elastómero 262 no se aplasten/compriman dentro de los orificios. Por consiguiente, los anillos de elastómero 262 y el orificio cilíndrico en el que se encuentran los amortiguadores de masa sintonizados 260 se podrían formar y dimensionar de manera que los anillos de elastómero 262 estén libres de vibrar/rebotar dentro de los orificios.
Las Figuras 6a, 6b, 7a y 7b ilustran otras implementaciones alternativas de dispositivos de control de vibraciones adecuados. Con respecto a las Figuras 6a y 6b, el dispositivo de control de vibración comprende un elemento de masa 364 conectado a la caja exterior 207 del receptor de señal de escala 206 mediante un elemento de resorte y amortiguador 362. En este caso, el elemento de resorte y amortiguador 362 es un bloque de material elastómero, tal como caucho. Por lo tanto, el elemento de masa 364 puede vibrar independientemente del receptor de señal de escala 206, en virtud de la flexibilidad del resorte y el elemento de amortiguación 362 (que actúa como resorte y amortiguador, por medio de absorción de energía y conversión de la energía en calor).
Las Figuras 7a y 7b ilustran otra realización alternativa que comprende un amortiguador de masa sintonizado 460. En este caso, el amortiguador de masa sintonizado 460 comprende una masa 464 formada como una parte integral (por ejemplo, a través de un único moldeo) de la caja exterior 207 del receptor de señal de escala 206. El amortiguador de masa sintonizada también comprende un elemento de resorte 466 que también está formado como parte integral de la caja exterior 207 del receptor de señal de escala 206. Como se muestra en el dibujo en sección transversal de la Figura 7b, el material del elemento de resorte 466 proporcionado por la caja exterior 207 es lo suficientemente delgado como para ser lo suficientemente flexible como para permitir que la masa 464 se mueva y vibre en relación con el resto del receptor de señal de escala 206. En esta realización, se proporciona un elemento de amortiguación separado 462 (mostrado en la Figura 7b), que comprende un anillo de elastómero 462 que se extiende alrededor de un canal en la caja exterior 207 resultante de la presencia del elemento de resorte 466 formado integralmente.
Como se entenderá, las Figuras 6b y 7b también ilustran cómo la hoja 216 puede ser hueca para el paso de cables (no mostrados) y/o aire (como se explicó anteriormente). Estas figuras también muestran cómo el bloque de montaje 214 puede comprender espacio para componentes tales como al menos un dispositivo procesador 242 (como se explicó con más detalle anteriormente).
Como se ilustra esquemáticamente en la Figura 8a, las partes de resorte y amortiguador del amortiguador de masa sintonizado no necesitan ser provistas por una parte común. Por ejemplo, un ejemplo de amortiguador de masa sintonizado 560, puede comprender una masa 562 y uno o más (en este caso cuatro) resortes 566 (que tienen poco o ningún efecto de amortiguación sustancial) y uno o más (en este caso cuatro) elementos de amortiguación 564.
En las realizaciones descritas anteriormente, el dispositivo de control de vibraciones comprende un amortiguador de masa sintonizado. Sin embargo, como se entenderá, este no tiene por qué ser necesariamente el caso. Por ejemplo, el dispositivo de control de vibraciones podría comprender un absorbedor de vibraciones 660, un ejemplo del cual se ilustra en la Figura 8b. Como se ilustra esquemáticamente, un absorbedor de vibraciones 660 puede comprender un elemento de masa 662 y uno o más resortes 666 (en este ejemplo cuatro resortes 666) que permiten que la masa 662 se mueva/vibre independientemente de la caja exterior 207 y el resto de la unidad de recepción de señal de escala 206.
En las realizaciones representadas en las Figuras 8a y 8b, los controladores de vibración 560, 660 están ubicados en un rebaje provisto en la caja exterior 207 del receptor de señal de escala 206, pero como se entenderá, son posibles otras disposiciones. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 8c, el controlador de vibración 770 (que comprende un elemento de masa 762, un resorte 766 y opcionalmente un elemento amortiguador 764) podría conectarse al lado de la caja exterior 207 de la unidad receptora de señal de la escala 206.
En las realizaciones descritas anteriormente, el codificador y la escala son lineales. Sin embargo, como se entenderá, la invención es igualmente aplicable a codificadores/escalas no lineales, por ejemplo codificadores giratorios tales como codificadores de disco y/o anillo. Las Figuras 9a, 9b, 10a y 10b ilustran esquemáticamente implementaciones de ejemplo de tales realizaciones. En la realización de la Figura 9a, la escala 804 se proporciona en la cara de un disco (mostrada como una línea discontinua) y está contenida dentro de una carcasa protectora cilíndrica 808. Un sello circular 811, a través del cual la hoja 216 de un conjunto de cabeza lectora puede pasar, se proporciona en la cara extrema de la carcasa protectora cilíndrica 808 (aunque, como se entenderá, podría proporcionarse en la cara lateral cilíndrica de la carcasa protectora cilíndrica 808 si se desea). En la realización de la Figura 9b, la escala 904 se proporciona en el lado circunferencial de un anillo (mostrado como una línea discontinua) y está contenida dentro de una carcasa protectora cilíndrica 908. Un sello circular 911, a través del cual la hoja 216 de un conjunto de cabeza lectora puede pasar, se proporciona en la cara lateral cilíndrica de la carcasa protectora cilíndrica 908 (aunque, como se entenderá, podría proporcionarse en la cara extrema de la carcasa protectora cilíndrica 908 si se desea). En estas realizaciones, el conjunto de la cabeza lectora (que comprende el receptor de señal de escala 207, el bloque de montaje 214 y la hoja 216) puede ser el mismo que el descrito anteriormente (aunque en la realización de la Figura 9a, podría ser beneficioso que la hoja esté curvada para seguir la curvatura del sello 811). En ambas realizaciones, se proporciona un emisor de luz 213 en el bloque de montaje 214 y el codificador está configurado para controlar el emisor de luz para retransmitir información de diagnóstico.
Las Figuras 10a y 10b ilustran una realización alternativa de un módulo codificador giratorio sellado 302 según la presente invención. En esta realización, el módulo codificador giratorio sellado 302 comprende (como se muestra mejor en la Figura 10b en sección transversal) una escala 304 que tiene una pluralidad de características (no mostradas) y una cabeza lectora que comprende un receptor de señal de escala 306 para recibir una señal de la escala 304.
La escala 304 y el receptor de señal de escala 306 están ubicados dentro de una carcasa protectora 308 que los protege de contaminantes externos a la carcasa protectora. En esta realización, la carcasa protectora comprende una primera 308a y una segunda 308b partes. El receptor de señal de escala 306 está montado en la primera parte 308a de la carcasa protectora y la escala 304 está montada en la segunda parte 308b de la carcasa protectora. Los labios de sellado primero y segundo 312 proporcionan un sello entre las partes primera 308a y segunda 308b mientras que permiten el movimiento relativo de las partes primera 308a y segunda 308b de la carcasa protectora alrededor de un eje de rotación A. Por consiguiente, por ejemplo, la segunda parte 308b de la carcasa protectora puede montarse (por ejemplo, sujetarse) a un eje giratorio de una máquina (no mostrada), y la primera parte 308a de la carcasa protectora puede montarse (por ejemplo sujetarse) a una parte estacionaria de una máquina (no mostrada).
Al igual que con las realizaciones descritas anteriormente, el receptor de señal de escala 306 comprende una caja exterior 307 dentro de la cual los componentes ópticos y eléctricos del receptor de señal de escala están contenidos y protegidos. Además, al igual que con la realización descrita anteriormente, el módulo codificador 302 se comunica con un dispositivo procesador externo (no mostrado), por ejemplo, un controlador, a través de un canal de comunicación que en la realización descrita comprende una conexión física (por ejemplo, el cable 305). En particular, las señales de posición se pueden transmitir a un dispositivo procesador externo a través del cable. En esta realización, el receptor de señal de escala 306 comprende el sensor y el procesador para detectar y procesar la señal de escala con el fin de formar información de posición. Sin embargo, como se entenderá, otra parte del módulo codificador 302 podría comprender el sensor y/o procesador (por ejemplo, un componente separado ubicado en otra parte a lo largo de la primera parte 308a de la carcasa protectora).
Al igual que con las realizaciones descritas anteriormente, el módulo giratorio sellado 302 comprende un emisor de luz 313 para retransmitir información de diagnóstico a un operador/instalador. Un emisor de luz 313 de este tipo puede ser controlado por un procesador (por ejemplo, el mismo procesador para procesar la señal de escala detectada) de acuerdo con los métodos descritos anteriormente en conexión con las otras realizaciones de la invención.
Al igual que con las realizaciones descritas anteriormente, el módulo codificador 302 comprende un codificador absoluto óptico, pero este no tiene por qué ser necesariamente el caso.
En las realizaciones descritas anteriormente en conexión con las Figuras 1 a 9, el conjunto de cabeza lectora comprende un receptor de señal de escala 106, 206, un bloque de montaje 114, 214 y una hoja 116, 216. Sin embargo, como se entenderá, el conjunto de cabeza lectora podría comprender un receptor de señal de escala solamente. Por ejemplo, la hoja podría ser proporcionada por la máquina en la que se va a montar el receptor de señal de escala. Por ejemplo, en relación con las realizaciones descritas anteriormente, el módulo codificador sellado podría suministrarse sin un bloque de montaje y/u hoja, sino más bien solo el receptor de señal de escala que está (o va a estar) ubicado dentro de la carcasa protectora. Durante la puesta en marcha, el receptor de señal de escala se puede conectar a una hoja o equivalente que se proporciona por la máquina en la que se está instalando el aparato codificador.
En las realizaciones descritas anteriormente, el codificador es un codificador óptico reflectante (por ejemplo, la cabeza lectora detecta la escala por la luz reflejada de la escala, y la fuente de luz de la cabeza lectora y el detector o detectores/sensor o sensores están ubicados en el mismo lado del escala). Como se entenderá, el codificador podría ser un codificador óptico transmisivo (en cuyo caso la fuente de luz de la cabeza lectora y el detector o detectores /sensor o sensores están en lados opuestos de la escala). Como también se entenderá, la invención es aplicable a codificadores no ópticos (por ejemplo, codificadores magnéticos, inductivos y/o capacitivos).
Como se describió anteriormente, la escala comprende características que se utilizan para proporcionar una señal detectable por el sensor del conjunto de la cabeza lectora. En las realizaciones descritas anteriormente, el codificador/escala comprende un codificador/escala absoluto. La cabeza lectora decodifica la imagen obtenida para determinar una posición absoluta. Sin embargo, este no tiene por qué ser necesariamente el caso. Por ejemplo, el codificador/escala podría ser un codificador/escala incremental (con o sin marcas de referencia). Como es bien sabido, la cabeza lectora podría configurarse para emitir señales en cuadratura que pueden usarse para determinar el movimiento relativo y/o la posición de la escala y la cabeza lectora. En este caso, se podría usar una técnica alternativa para determinar la información de diagnóstico que se puede usar para determinar cómo controlar el emisor de luz 13, 113, 213. Por ejemplo, el módulo codificador (por ejemplo, la cabeza lectora) podría configurarse para determinar si los niveles de señal en cuadratura están por encima o por debajo de los niveles de umbral dados para determinar cómo controlar el emisor de luz 13, 113, 213. Más detalles de dicho proceso se describen en el documento US 5241173, cuyo contenido se incorpora en la presente memoria mediante esta referencia.
El codificador podría estar basado en difracción, por ejemplo, la señal detectada por el sensor del conjunto de sensor de escala está formada por la escala (y una o más rejillas de difracción en el conjunto de sensor de escala) que difracta la luz (por ejemplo, formando una franja de interferencia en el sensor del conjunto de sensor de escala).
Como se entenderá, las referencias a la luz en esta solicitud comprenden radiación electromagnética (EMR) en el rango de ultravioleta a infrarrojo.
En las realizaciones descritas anteriormente de las Figuras 2 a 9, se usa un dispositivo de control de vibraciones para reducir la susceptibilidad del receptor de señal de escala a las vibraciones. Sin embargo, como se entenderá, un dispositivo de control de vibraciones es opcional. Por ejemplo, la realización de la Figura 10 no comprende un dispositivo de control de vibraciones. Puede haber numerosas razones por las que podría no ser necesario un dispositivo de control de vibraciones. Por ejemplo, un dispositivo de control de vibraciones podría ser innecesario dependiendo de la frecuencia de la vibración a la que se expondrá el codificador y la frecuencia de resonancia del receptor de señal de escala. Opcionalmente, cualquier vibración inducida en el receptor de señal de escala podría ser lo suficientemente pequeña como para no afectar la estabilidad estructural del receptor de señal de escala y/o producir errores de medición que estén dentro de las tolerancias deseadas. Además, en aquellas realizaciones de la invención en las que el aparato codificador no está dispuesto de forma independiente con respecto a la escala (por ejemplo, comprende "cojinetes integrales"), es poco probable que se necesite un dispositivo de control de vibraciones debido a que el receptor de señal de escala se empuja contra la escala. Una realización de ejemplo de este tipo de la invención se describe a continuación en relación con las Figuras 1a a 1d.
Las realizaciones descritas anteriormente de las Figuras 2 a 10 comprenden receptores de señal de escala que están dispuestos independientemente de la escala. Sin embargo, como se entenderá, la invención también es igualmente aplicable a módulos codificadores sellados en los que el receptor de señal de escala no está dispuesto independientemente con respecto a la escala (por ejemplo, que comprenden "cojinetes integrales"). Una realización de este tipo de la invención se describe a continuación en relación con las Figuras 1a a 1d.
En las realizaciones descritas anteriormente, el receptor de señal de escala comprende una caja exterior que encapsula los componentes del receptor de señal de escala. Sin embargo, este no tiene por qué ser necesariamente el caso. Por ejemplo, los componentes electrónicos y/u otros (por ejemplo, ópticos) podrían estar expuestos. Por ejemplo, la PCB 240 podría estar expuesta dentro de la carcasa protectora 108. Una realización de ejemplo de la invención de este tipo se describe a continuación en relación con las Figuras 1a a 1d.
Las realizaciones anteriores ilustran la forma en que la invención de un aparato codificador sellado que está configurado para determinar y emitir información de diagnóstico relacionada con la señal de escala, puede implementarse en conexión con un tipo novedoso de codificador sellado, (en particular en el que el receptor de señal de escala está dispuesto dentro de la carcasa protectora independientemente de la escala, en otras palabras, está "limitado externamente"). Sin embargo, como se entenderá, la invención de un aparato codificador cerrado que está configurado para determinar y emitir información de diagnóstico relacionada con la señal de escala también se puede usar en aparatos codificadores sellados configurados tradicionalmente, tales como aquellos en los que la cabeza lectora está limitada con respecto a la escala, que podría describirse como "limitado internamente" (por ejemplo, un codificador como el descrito en el documento US4595991).
En las Figuras 1a a 1d se ilustra esquemáticamente un ejemplo de un módulo codificador sellado 2 "con limitado internamente", "cojinete integral" según un aspecto de la invención. Como se ilustra, el módulo codificador sellado 2 comprende una escala 4 y un conjunto de cabeza lectora que comprende un receptor de señal de escala 6. La escala 4 y el receptor de señal de escala 6 están ubicados dentro de una carcasa protectora 8 que los protege de contaminantes externos a la carcasa protectora. La escala 4 está fijada a la carcasa protectora 8, mientras que el receptor de señal de escala 6 del conjunto de cabeza lectora puede moverse a lo largo de la escala 4 dentro de la carcasa protectora 8. En uso, la carcasa protectora 8 se asegurará a una primera parte de una máquina (no mostrada) y el conjunto de cabeza lectora se asegurará a una segunda parte de la máquina, que se puede mover con respecto a la primera parte a lo largo del eje x. En la práctica, durante el uso, la primera parte de la máquina (y por lo tanto la carcasa protectora/escala) podría configurarse para moverse, y/o la segunda parte de la máquina (y por lo tanto la cabeza lectora) podría configurarse para moverse.
El conjunto de cabeza lectora comprende un bloque de montaje 14 que debe sujetarse directamente a la segunda parte de la máquina (por ejemplo, mediante pernos que pasan a través de los orificios de los pernos 15 en el bloque de montaje 14), una hoja 16 y un enlace articulado 18 que conecta el receptor de señal de escala 6 a la hoja 16 (descrita con más detalle a continuación). En el bloque de montaje se proporciona un emisor de luz 13 para retransmitir información de diagnóstico de la misma manera que se describe en relación con las realizaciones descritas anteriormente.
La carcasa protectora 8 comprende además un sello en forma de un par de labios de sellado 12 que sella el interior de la carcasa protectora 8, en la que residen la escala 4 y el receptor de señal de escala 6, de contaminantes externos. La hoja 16 pasa a través del sello (entre el par de labios de sellado 12) y los labios de sellado 12 permiten el movimiento de la hoja 16 y, por tanto, del receptor de señal de escala 6 a lo largo de la carcasa protectora 8/escala 4.
La posición del receptor de señal de escala 6 con respecto a la escala 4 en todos los grados de libertad que no sean a lo largo de la escala está estrictamente controlada por cojinetes 20 (por ejemplo, cojinetes de rodillos) en el receptor de señal de escala 6 que se acoplan y apoyan contra la escala. 4 (pero, como se entenderá, podría apoyarse adicionalmente/alternativamente contra el interior de la carcasa protectora). Los resortes (no mostrados) empujan los cojinetes 20 del receptor de señal de escala contra la escala 4. Cualquier desalineación en el eje de la primera y segunda partes de la máquina es acomodada por el enlace articulado 18. En esta realización, el enlace articulado 18 es provisto por una articulación, que incluye al menos una articulación de pivote. El enlace articulado permite cabeceo, balanceo y guiñada (es decir, movimiento de rotación alrededor de tres ejes mutuamente perpendiculares) del receptor de señal de escala 6 con respecto al bloque de montaje 14, así como el movimiento lateral del receptor de señal de escala 6 con respecto al bloque de montaje 14 en direcciones perpendiculares a la dimensión de medición (longitud de la escala). Por consiguiente, aparte de a lo largo de la dimensión de medición (a lo largo del eje x en la realización mostrada), la posición y el movimiento del receptor de señal de escala 6 está limitado por la escala 4. En otras palabras, el receptor de señal de escala 6 está guiado por la escala. 4. El enlace articulado 18 desacopla por lo tanto el receptor de señal de escala 6 y el bloque de montaje 14 en todos los grados de libertad que no sean a lo largo de la dimensión de medición del aparato codificador (que debe coincidir con la dirección de movimiento de la primera y segunda partes del máquina), que en la realización mostrada en la Figura 1 está a lo largo del eje x. Como entenderá un experto en la técnica, se conoce, por ejemplo, la forma en que la cabeza lectora está limitada con respecto a la escala.
Como también se muestra en la Figura 1b, se puede proporcionar un cable de alimentación/comunicaciones 5 para permitir que el conjunto de cabeza lectora sea alimentado y facilitar la comunicación entre el conjunto de cabeza lectora y un dispositivo procesador externo (por ejemplo, un controlador de máquina). Además, se puede proporcionar una línea de suministro de aire 9 para suministrar aire a la carcasa protectora 8, para crear una presión positiva dentro de la carcasa protectora 8. Por consiguiente, en el caso de que los labios de sellado 12 no formen un sellado perfecto (en particular donde los sellos de labios están separados por la hoja 16), el aire tenderá a fluir fuera de la carcasa protectora 8 debido a la presión positiva. La presión positiva proporciona así una mayor resistencia a la contaminación física que intenta entrar en la carcasa protectora 8. Como se entenderá, dicha contaminación puede comprender contaminación sólida y/o fluida, ejemplos de la cual incluyen virutas, líquido (por ejemplo, refrigerante) y/o humedad transportada por aire. Como también se muestra, se puede proporcionar otra línea de suministro de aire 7 que suministra aire a la carcasa protectora a través del conjunto de cabeza lectora (por ejemplo, a través de un conducto que pasa a través del bloque de montaje 14 y la hoja 16).
En las realizaciones descritas, se proporciona un emisor de luz 13, 113, 213, 313 en el módulo codificador para retransmitir información de diagnóstico. En otras realizaciones, adicionalmente o alternativamente a dicho emisor de luz que se proporciona, el módulo codificador podría configurarse para determinar y emitir información de diagnóstico en forma de una o más señales electrónicas a un dispositivo externo (por ejemplo, un controlador), por ejemplo a través de un cable 105, 205, 305. Por ejemplo, la información de diagnóstico relativa a la calidad de la señal de escala detectada por la cabeza lectora podría ser determinada y emitida por el módulo codificador. El dispositivo externo que recibe esta información podría, por ejemplo, mostrar esta información a un operador. Dicha información de diagnóstico podría ser útil para ayudar a un operador a determinar el estado del módulo codificador, por ejemplo, para determinar si el módulo codificador está funcionando correctamente y tomar medidas si no lo está (por ejemplo, detener la máquina en la que está instalado el módulo codificador y/o reemplazar el módulo codificador).
En la mayoría de las realizaciones descritas anteriormente, se proporciona un emisor de luz 13, 113, 213 en la cabeza lectora. Sin embargo, como se entenderá, este no tiene por qué ser necesariamente el caso. Por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 1a, 1b y 1d, se podría proporcionar un emisor de luz 13' en la carcasa protectora 8. En este caso, la carcasa protectora 8 podría comprender una fuente de alimentación interna (por ejemplo, una batería) para alimentar el emisor de luz y/o podría conectarse a una fuente de alimentación externa. Además, la carcasa protectora 8 podría configurarse para recibir información de diagnóstico de la cabeza lectora con el fin de determinar cómo controlar el emisor de luz. Opcionalmente, la carcasa protectora 8 está configurada para recibir la señal de escala detectada por la cabeza lectora y está configurada para determinar la información de diagnóstico en sí misma con el fin de determinar cómo controlar el emisor de luz. De cualquier manera, la carcasa protectora podría comprender su propio dispositivo procesador configurado para determinar cómo controlar el emisor de luz (por ejemplo, en respuesta al diagnóstico recibido y/o posteriormente a la determinación de la propia información de diagnóstico).
Como se entenderá, la provisión de un emisor de luz en la carcasa protectora no es exclusiva del tipo de aparato codificador mostrado en las Figuras 1a a 1d, sino que es igualmente aplicable a las realizaciones descritas anteriormente en conexión con las otras Figuras. Por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 2a, 2b, 9a y 9b, se podría proporcionar un emisor de luz 113', 213' en la carcasa protectora 108, 808, 908 además o en lugar de la cabeza lectora. Además, como se describió anteriormente, la realización de la Figura 10 comprende un emisor de luz 313 en la carcasa protectora 308.
Como también se entenderá, se puede usar un soporte (por ejemplo, un "soporte de tránsito") o similar para mantener el conjunto de cabeza lectora y la carcasa protectora en una relación física predeterminada, por ejemplo, como cuando no están montados en una máquina.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo codificador sellado (102) para montar en una máquina para medir el desplazamiento relativo de la primera y segunda partes de la máquina, comprendiendo el módulo codificador sellado, una escala (104), una cabeza lectora (103) que comprende un receptor de señal de escala (106), y una carcasa protectora integral (108) que encapsula al menos la escala y dicho receptor de señal de escala, en donde el módulo codificador sellado está configurado para determinar y emitir información de diagnóstico con respecto a una señal de escala detectada por la cabeza lectora, en la que el módulo codificador sellado está configurado para medir la posición relativa de la escala y el receptor de la señal de escala en un primer grado de libertad, y en el que la información de diagnóstico es dependiente y, por tanto, indicativa de la relación posicional relativa de la escala y el receptor de señal de escala en al menos un grado de libertad distinto del primer grado de libertad, en el que la cabeza lectora comprende un bloque de montaje (114) externo a la carcasa protectora para montar la cabeza lectora en una de la primera y segunda partes móviles de una máquina, y en el que el módulo codificador sellado comprende al menos un dispositivo de salida visual (113, 113') provisto en el bloque de montaje o en la carcasa protectora para emitir la información de diagnóstico en forma de señal óptica.
2. Un módulo codificador sellado según la reivindicación 1, en el que la cabeza lectora (103) está configurada para determinar y emitir dicha información de diagnóstico.
3. Un módulo codificador sellado según la reivindicación 1 o 2, en donde dicha información de diagnóstico está en forma de una señal detectable por humanos.
4. Un módulo codificador sellado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la disposición del receptor de señal de escala dentro de la carcasa protectora es independiente de la escala y la carcasa protectora.
5. Un módulo codificador sellado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la carcasa protectora comprende al menos un miembro de sellado compatible (111) a través del cual el receptor de señal de escala puede montarse en una parte de la máquina.
6. Un módulo codificador sellado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha escala comprende una escala giratoria.
7. Un módulo codificador sellado según la reivindicación 6, en el que dicha escala o receptor de señal de escala está montado en la primera parte de la carcasa protectora que está configurada para montarse en un eje de la máquina, y está configurada para ser giratoria con respecto a un segunda parte de la carcasa protectora a la que se une la otra escala y el receptor de señal, y en la que se proporcionan un primer y segundo anillos de sellado (312) compatibles entre la primera y segunda partes de la carcasa protectora en lados opuestos de la escala/receptor de señal de escala.
8. Un módulo codificador sellado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una escala óptica y una cabeza lectora.
9. Un módulo codificador sellado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal de escala se usa para determinar dicha medida del desplazamiento relativo de la primera y segunda partes de la máquina.
10. Una máquina que comprende un módulo codificador sellado (102) según cualquier reivindicación anterior.
11. Un método para configurar un módulo codificador sellado (102) para medir la posición relativa de dos partes relativamente móviles de una máquina en un primer grado de libertad, comprendiendo el módulo codificador sellado, una escala (104), una cabeza lectora (103) que comprende un receptor de señal de escala (106) y una carcasa protectora integral (108) que encapsula al menos la escala y dicho receptor de señal de escala, en donde el módulo codificador sellado está configurado para determinar y emitir información de diagnóstico, en el que la cabeza lectora comprende un bloque de montaje (114) externo a la carcasa protectora montada en una de las dos partes relativamente móviles de la máquina, y en el que el módulo codificador sellado comprende al menos un dispositivo de salida visual (113, 113') provisto en el bloque de montaje o en la carcasa protectora para emitir la información de diagnóstico en forma de una señal óptica, comprendiendo el método usar dicha información de diagnóstico para determinar si la escala y el receptor de la señal de escala están en una relación posicional relativa deseada en al menos un grado de libertad distinto del primer grado de libertad.
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