ES2875050T3 - Dispositivo de medición de la posición para uso en una máquina herramienta - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de medición de la posición para el empleo en una máquina herramienta con - una sección de la escala (10) que se puede explorar por medio de un dispositivo de exploración (9) para la detección de una posición de un primer componente (2) de la máquina herramienta (1) con relación a un segundo componente (7), móvil con relación al primer componente (2), de la máquina herramienta (1), cuando la sección de escala (10) está dispuesta en el primer componente (2) y el dispositivo de exploración (9) está dispuesto en el segundo componente (7), y - al menos un elemento de retención (11; 13), que se extiende en la dirección de la escala de la sección de escala (10), en donde a través del al menos un elemento de retención (11; 13) como componente de una fijación indirecta se puede fijar indirectamente la sección de la escala (10) en una sección de punto fijo (14) del primer componente (2) de la máquina herramienta (1), en donde un material del al menos un elemento de retención (11; 13) presenta un coeficiente de dilatación térmica, que es menor que un coeficiente de dilatación térmica de un material del primer componente (2) de la máquina herramienta (1), y en donde el al menos un elemento de retención (11; 13) está fijado en un extremo en la dirección de la escala en la sección de la escala (10) y en el otro extremo se puede fijar en la dirección de la escala en la sección de punto fijo (14) del primer componente (2).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de medición de la posición para uso en una máquina herramienta
La presente invención se refiere a un dispositivo de medición de la posición o bien de la longitud para el empleo en una máquina herramienta, en particular para la medición incrementar o con preferencia absoluto de una posición de un primer componente con relación a un segundo componente, por ejemplo en el caso de componentes desplazables relativamente entre sí por medio de un eje lineal de control numérico de una máquina herramienta. En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo de fijación para la fijación de un dispositivo de medición de la posición o bien de la longitud para el empleo en la máquina herramienta.
Antecedentes de la invención
En máquinas herramientas, en particular en máquinas herramientas de control numérico se conoce prever componentes, que se pueden desplazar linealmente por medio de un eje lineal de control numérico que comprende un accionamiento con relación a otro componente de la máquina herramienta. En este caso, se predeterminan posiciones, que deben recorrerse sobre el eje lineal, por ejemplo a través de entradas de un operario en una consola de control de la máquina herramienta o a través de instrucciones de desplazamiento de un programa de control como posiciones de referencia, que son convertidas en instrucciones de control a transmitir al accionamiento del eje lineal para desplazar un primer componente de la máquina herramienta, como por ejemplo un componente que lleva guías para el carro, con la ayuda de las instrucciones de control.
Para mejorar la exactitud del control de la posición, está previsto en máquinas herramientas preparar un dispositivo de medición de la posición o bien de la longitud, que permite medir directamente una posición real actual de los componentes desplazables relativamente entre sí, por ejemplo para calibrar el control de la posición del eje lineal o también para medir directamente una posición de los componentes relativamente entre sí, en caso necesario, por ejemplo después de la conexión de la máquina herramienta o bien del control de la máquina herramienta.
Por una parte, es posible detectar la posición de dos componentes desplazables relativamente entre sí de manera incrementar por medio del accionamiento o bien en el accionamiento del eje lineal. Con preferencia, sin embargo, para la medición incremental, pero también con preferencia para la medición de la posición absoluta o bien para la determinación de la posición de dos componentes desplazables relativamente entre sí de una máquina herramienta en el estado de la técnica se proponen o bien se utilizan dispositivos de medición de la posición, que comprenden una sección de escala o bien una sección de código de escala, que está fijada o bien instalada en uno de los componentes, y un dispositivo de exploración, que está fijado en el otro componente, y se desplaza con el componente con relación al componente que presenta la sección de escala o bien la sección de código de escala. Por medio de la exploración de la sección de escala o bien de la sección de código de escala a través del dispositivo de exploración se puede determinar la posición de los componentes relativamente entre sí, ver por ejemplo un dispositivo de medición de la posición del tipo indicado al principio de acuerdo con el documento DE 102006 031 756 A1.
A través de la comparación de la posición real determinada por medio del dispositivo de medición de la posición y de la posición de referencia predeterminada en el control, el control de la máquina se puede calibrar y supervisar, con lo que se puede mejorar en una medida significativa la exactitud de la mecanización durante la mecanización de piezas de trabajo en la máquina herramienta. Sin embargo, con los requerimientos actuales planteados a la exactitud de la mecanización, existe siempre el objetivo de mejorar todavía más la exactitud de la mecanización y las posibilidades de calibración en la máquina herramienta.
Se conoce a partir del documento EP 2233 893 A2 una escala lineal para la medición de desplazamientos, en la que la escala está colocada sobre un cuerpo de escala fijados con tornillos sobre un cuerpo de base. En este caso, las uniones atornilladas del cuerpo de la escala con el cuerpo de base están previstas en el lateral de la escala. Se conoce a partir del documento US 5.760.392 A una escala para la utilización con un sensor de medición de recorrido, en la que la escala está colocada sobre un cuerpo de escala y el cuerpo de escala se sujeta por medio de elementos de sujeción en el lateral de la escala sobre una superficie de montaje de la escala.
Se conoce a partir del documento EP 0118607 A2 un dispositivo de medición encapsulado, en el que una escala colocada sobre un cristal de cuarzo está apoyada con una capa adhesiva elástica en una carcasa y esté retenida con un dispositivo de sujeción en el lateral de la escala fijamente sobre la carcasa.
Se conoce a partir del documento EP 0416391 A2 un dispositivo de medición de la longitud y del ángulo, en el que un soporte de la división, sobre el que está colocada una división de la escala, está asegurado por medio de topes formados de imanes y de bolas de acero contra rotación y desplazamiento frente a una pieza de guía.
Partiendo del estado de la técnica mencionado anteriormente, un cometido de la presente invención es preparar un dispositivo de medición de la posición o bien de medición de la longitud para el empleo en una máquina herramienta, que posibilita mejorar adicionalmente la exactitud de la mecanización y las posibilidades de calibración en la máquina herramienta, en particular por medio de medidas lo más sencilla, fiables y económicas posibles.
Sumario de la invención
Para la solución del cometido mencionado anteriormente se propone de acuerdo con la presente invención un dispositivo de medición de la posición para el empleo en una máquina herramienta de acuerdo con la reivindicación 1. Además, para la solución del cometido mencionado anteriormente de acuerdo con la presente invención se propone la máquina herramienta de acuerdo con la reivindicación 15. Las reivindicaciones dependientes y otros aspectos descritos en los pasajes siguientes se refieren a ejemplos de realización preferidos de la presente invención.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se propone un dispositivo de medición de la posición para el empleo en una máquina herramienta. El dispositivo de medición de la posición comprende una sección de escala que puede ser explorada por medio de un dispositivo de exploración (por ejemplo, por medio de exploración óptica, electrónica, magnética, mecánica u opto-electrónica) para la detección de una posición de un primer componente de la máquina herramienta con relación a un segundo componente móvil o bien desplazable con relación al primer componente, en particular cuando la sección de la escala está dispuesta en el primer componente y/o el dispositivo de exploración está dispuesto en el segundo componente.
Además, el dispositivo de medición de la posición comprende de acuerdo con este aspecto, además, al menos un elemento de retención, que se extiende en la dirección de la escala de la sección de la escala, de manera que a través del al menos un elemento de retención como componente de una fijación indirecta se puede fijar indirectamente la sección de la escala en una sección de punto fijo del primer componente de la máquina herramienta, de manera que un material del al menos un elemento de retención presenta un coeficiente de dilatación térmica, que es menor que un coeficiente de la dilatación térmica de un material del primer componente de la máquina herramienta y de manera que el al menos un elemento de fijación está fijado en un extremo en la dirección de la escala en la sección de la escala y en el otro extremo se puede fijar en la dirección de la escala en la sección de punto fijo del primer componente, de manera que la posición de la sección de la escala con relación a la sección de punto fijo del primer componente permanece esencialmente inalterada en el caso de una dilatación térmica del primer componente.
La invención se basa en este caso en particular en la idea de que es ventajoso que la sección de la escala se pueda disponer o incluso fijar sobre el primer componente de la máquina herramienta, pero no está fijada directamente o bien directamente fija estacionaria sobre el primer componente de la máquina herramienta, sino indirectamente sobre al menos un elemento de retención con un coeficiente de dilatación térmica, que es menor que un coeficiente de dilatación térmica de un material del primer componente de la máquina herramienta.
Por medio de tales medidas se prepara de una manera ventajosa una configuración en la que una eventual deformación térmica o bien dilatación térmica no repercute directamente sobre la forma, posición y/u orientación de la sección de la escala, puesto que el primer componente que se deforma o bien que se dilata se mueve o bien se puede mover “por debajo” de la sección de la escala o bien se puede dilatar o deformar por debajo de la sección de la escala. La medición de la posición a través del dispositivo de medición de la posición se puede realizar de esta manera con exactitud a pesar de la eventual deformación o bien dilatación térmica del primer componente sin influencias significativas de la temperatura, y en particular evitando errores de medición condicionados por la temperatura.
En virtud del coeficiente de dilatación pequeño del material del al menos un elemento de retención, a través del cual se puede fijar la sección de la escala indirectamente en el primer componente, se mantiene la posición absoluta de la sección de la escala por decirlo así de manera independiente de una eventual deformación o bien dilatación térmica del primer componente de la máquina herramienta de forma fija estacionaria e independiente de la temperatura, puesto que la deformación o bien la dilatación térmica del primer componente no repercute en virtud de la ausencia de la fijación directa fija estacionara de la sección de la escala en el primer componente y el al menos un elemento de retención no presenta ninguna deformación o bien dilatación térmica o bien una deformación o dilatación térmica al menos significativamente menor.
Por lo tanto, en ejemplos de realización de la invención se puede posibilitar de una manera ventajosa una medición exacta de la posición casi independiente de la temperatura, que posibilita con medios sencillos una compensación de las deformaciones o bien de las dilataciones condicionadas por la temperatura de los componentes de la máquina herramienta. Esto posibilita con medios sencillos y de manera económica una mejora de la exactitud de la mecanización de la máquina herramienta, sin tener que preparar forzosamente correcciones adicionales basadas en el sensor de temperatura en el control.
En ejemplos de realización preferidos, el material del elemento de retención presenta con preferencia al menos en la dirección de la escala un coeficiente de dilatación térmica, que es con preferencia menor que el coeficiente de dilatación térmica del material del primer componente de la máquina herramienta.
En ejemplos de realización preferidos, el material del elemento de retención presenta un coeficiente de dilatación térmica con preferencia menor o igual a 3,0 ■ 10-6 K-1, de manera especialmente preferida menor o igual a 1,0 ■ 10-6 K-1.
En ejemplos de realización preferidos, el elemento de retención está formado con preferencia de plástico reforzado con fibras, de manera especialmente preferida de plástico reforzado con fibras de carbono. De esta manera, con medios sencillos se puede preparar un elemento de retención ligero, estable y rígido con un coeficiente de dilatación térmica muy bajo.
En ejemplos de realización preferidos, el elemento de retención está formado con preferencia de cristal de cuarzo. De esta manera se puede preparar con medios sencillos un elemento de retención ligero, estable y rígido con un coeficiente de dilatación térmica muy bajo.
En ejemplos de realización preferidos, la sección de la escala se puede fijar indirectamente con preferencia sobre una sola sección de punto fijo que se puede instalar en el primer componente. Esto tiene la ventaja de que se puede reducir muy significativamente una influencia de la eventual deformación o bien dilatación térmica del primer componente, puesto que la sección de la escala se puede fijar indirectamente sólo sobre una única sección de punto fijo que se puede colocar o bien que está colocada en el primer componente, de manera que la posición de la sección de la escala es absoluta esencialmente con relación a la posición de la sección del punto fijo y es independiente de la temperatura, independientemente de cómo se deformen o bien dilaten térmicamente las zonas y las secciones restantes del primer componente.
En ejemplos de realización preferidos, la sección de la escala está fijada con preferencia directa o indirectamente en el al menos un elemento de retención y con preferencia el elemento de retención se puede fijar sobre una sola sección de punto fijo, que se puede colocar en el primer componente, en el primer componente de la máquina herramienta. Esto tiene la ventaja de que se puede reducir de una manera muy significativa una influencia de la eventual deformación o bien dilatación térmica del primer componente, puesto que la sección de la escala se puede fijar indirectamente sólo sobre una única sección de punto fijo que se puede colocar o bien está colocada en el primer componente, de manera que la posición de la sección de la escala es esencialmente absoluta con relación a la posición de la sección de punto fijo y es independiente de la temperatura, independientemente de cómo se deformen o bien dilaten térmicamente las zonas y las secciones restantes del primer componente.
En ejemplos de realización preferidos, el elemento de retención se extiende con preferencia en la dirección de la escala de la sección de la escala y la sección de la escala está fijada con preferencia en el elemento de retención, de manera que el elemento de retención está fijado con preferencia en la sección de punto fijo que se puede colocar en el primer componente.
En ejemplos de realización preferidos, el al menos un elemento de retención es una barra de cristal de cuarzo que se extiende en la dirección de la escala de la sección de la escala o de un plástico reforzado con fibras, en particular de un plástico reforzado con fibras de carbono. Con preferencia, un extremo de la barra está fijado en la sección de punto fijo que se puede colocar en el primer componente y/o con preferencia el otro extremo de la barra está fijado sobre una segunda sección de punto fijo en la sección de la escala.
En ejemplos de realización preferidos, el elemento de retención se extiende en la dirección de la escala de la sección de la escala y la sección de la escala está fijada con preferencia en el elemento de retención, de manera que el elemento de retención se puede fijar con preferencia indirectamente en el primer componente.
En ejemplos de realización preferidos, el elemento de retención está fijado con preferencia en un segundo elemento de retención que está fijado con preferencia en la sección de punto fijo que se puede colocar en el primer componente. Esto tiene la ventaja de que se puede preparar una construcción estable, en la que se puede preparar un primer elemento de retención para la retención y estabilización de la sección de la escala y un segundo elemento de retención para la fijación del primer elemento de retención y/o de la sección de la escala en una sección de punto fijo.
En ejemplos de realización preferidos, el segundo elemento de retención se extiende en la dirección de la escala de la sección de la escala y está fijado solamente sobre una sección de punto fijo colocada, en la sección de la escala y/o en el primer elemento de retención, en la sección de la escala y/o en el primer elemento de retención.
En ejemplos de realización preferidos, el segundo elemento de retención es con preferencia una barra de cristal de cuarzo que se extiende en la dirección de la escala de la sección de la escala o de un plástico reforzado con fibras,
en particular de un plástico reforzado con fibras de carbono, en donde un extremo de la barra está fijado con preferencia en la sección de punto fijo que se puede colocar en el primer componente y/o el otro extremo de la barra está fijado sobre una segunda sección de punto fijo en el primer elemento de retención.
En ejemplos de realización preferidos, la sección de la escala y/o el al menos un elemento de retención se pueden colocar sobre uno o varios elementos de cojinete en el primer componente. Esto tiene la ventaja de que además de una fijación fija estacionaria indirecta sobre el al menos un elemento de retención y una única sección de punto fijo potencial que se puede colocar o bien se puede fijar de forma fija estacionaria en el primer componente, se pueden preparar otros elementos de alojamiento, que pueden retener o bien alojar la sección de la escala y/o el elemento de retención en el primer componente, de manera que se puede mejorar y estabilizar la colocación en el primer componente, sin preparar otra fijación de forma fija estacionaria.
Por ejemplo, unos elementos de cojinete pueden retener, alojar, sujetar y/o presionar la sección de la escala o bien el elemento de retención en el primer componente, pero sin preparar una fijación completamente fija estacionaria. La ventaja consiste en que en los elementos de cojinete se posibilita, además, un movimiento relativo pequeño del primer componente con relación a la sección de la escala y/o al elemento de retención del primer componente con relación a la sección de la escala y/o al elemento de retención, por ejemplo en el marco de un movimiento de dilatación térmica del primer componentes debajo / junto a la sección de la escala y/o el elemento de retención. En ejemplos de realización preferidos, el dispositivo de medición de la posición comprende, además, el dispositivo de exploración, que se puede colocar en el segundo componente, para la exploración de la sección de la escala para la detección de la posición del primer componente de la máquina herramienta con relación al segundo componente de la máquina herramienta móvil con relación al primer componente.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención se propone, además, una máquina herramienta, con un primer componente, un segundo componente, que es desplazable con relación al primer componente, y un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con uno o varios de los aspectos y ejemplos de realización descritos anteriormente.
Uno o bien el dispositivo de exploración del dispositivo de medición de la posición está dispuesto con preferencia en el segundo componente, la sección de la escala del dispositivo de medición de la posición está dispuesto con preferencia en el primer componente. De acuerdo con la invención, la sección de la escala está fijada con preferencia sobre el al menos un elemento de retención como componente de la fijación indirecta de forma indirecta en el primer componente de la máquina herramienta, de manera que un material del al menos un elemento de retención presenta con preferencia un coeficiente de dilatación térmica que es menor que un coeficiente de dilatación térmica de un material del primer componente de la máquina herramienta.
En resumen, de acuerdo con la presente invención, se proponen aspectos y ejemplos de realización, que posibilitan de una manera ventajosa preparar un dispositivo de medición de la posición o bien de a longitud para el empleo en una máquina herramienta o bien una máquina herramienta, que pueden mejorar todavía más la exactitud de la mecanización y las posibilidades de calibración en la máquina herramienta, en particular por medio de medidas sencillas, fiables y económicas.
Breve descripción de las figuras
Las figura 1A y 1B muestran de forma ejemplar representaciones esquemáticas de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con un ejemplo de realización.
La figura 2 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La figura 3 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La figura 4 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La figura 5 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La figura 6 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La figura 7 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta con un dispositivo de
medición de la posición no reivindicado de acuerdo con un ejemplo de realización para facilitar la comprensión de la invención.
La figura 8 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
Las figuras 9A y 9B muestran representaciones esquemáticas ejemplares en perspectiva de detalles de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización. Descripción detallada de los dibujos y de ejemplos de realización de la presente invención
A continuación se describen ejemplos de la presente invención en detalle y con referencia a las figuras. Los elementos iguales o bien similares en las figuras se designan en este caso con los mismos signos de referencia. Sin embargo, la presente invención no está limitada a las características de realización descritas, sino que comprende, además, modificaciones de características de los ejemplos descritos y combinación de características de diferentes ejemplos en el marco del alcance de protección de las reivindicaciones independientes.
Las figuras 1A y 1B muestran representaciones esquemáticas ejemplares de una máquina herramienta 1 con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con un ejemplo de realización. La máquina herramienta 1 (por ejemplo una máquina fresadores de 5 ejes de control numérico o bien en otros ejemplos de realización también, dado el caso, una máquina fresadora universal de 5 ejes o bien un centro de mecanización de 5 ejes o también máquinas de tornos o máquinas fresadoras / tornos) presenta una bancada de la máquina 2, que está formada la mayoría de las veces de acero o de hierro fundido.
Sobre un lado de la bancada de la máquina 2 están dispuestas una guías horizontales 3a y 3b, sobre las que está dispuesto un montante de la máquina 3, que es desplazable sobre o bien en las guías 3a y 3b por medio de un primer eje lineal ejemplar de la máquina herramienta en una dirección-X horizontal, que se extiende de manera ejemplar perpendicularmente al plano del dibujo.
Sobre un lado del montante de la máquina 2 están dispuestas unas guías verticales 4a, en las que está dispuesta una sección de carro 4 de una cabeza de husillo de la máquina herramienta, que es desplazable sobre o bien en las guías 4a por medio de un segundo eje lineal ejemplar de la máquina herramienta en una dirección-Z vertical.
En la sección de carro 4 de la cabeza de husillo está dispuesta una sección de soporte del husillo 5 de la cabeza de husillo, que lleva un husillo 6 que soporta la herramienta, en el que se puede alojar una herramienta y se puede accionar de forma rotatoria para la generación de un movimiento de mecanización por arranque de virutas. En ejemplos de realización, la sección del soporte del husillo 5 de la cabeza de husillo se puede girar o bien articular con relación a la sección de carro 4 de la cabeza de husillo por medio de un eje de giro o bien de articulación.
Sobre el lado superior de la bancada de la máquina 2 están dispuestas unas guías horizontales 7a, sobre la que está dispuesto un carro axial 7, que es desplazable sobre o bien en las guías 7a por medio de un tercer eje lineal ejemplar de la máquina herramienta en una dirección-Y horizontal. Sobre el carro axial 7 está dispuesta de manera ejemplar una mesa redonda 8, sobre la que se pueden colocar o bien fijar piezas de trabajo o bien tensores de las piezas de trabajo. En ejemplos de realización, la mesa redonda 8 se puede girar o bien articular con relación al carro axial 7 por medio de un eje de giro o bien de articulación.
La máquina herramienta 1 presenta, además, un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención, con un dispositivo de exploración 9 y una sección de la escala 10.
El dispositivo de exploración 9 del dispositivo de medición de la posición está colocado o bien fijado de manera ejemplar en el carro axial 7, de tal modo que el dispositivo de exploración 9 del dispositivo de medición de la posición es movido o bien arrastrado al mismo tiempo durante el desplazamiento del carro axial 7 con relación a la bancada de la máquina 2 a lo largo de las guías 7a en el eje-Y o bien en la dirección-Y con el carro axial 7. Esto se puede reconocer en las figuras 1A y 1B, de manera que la figura 1A muestra la máquina herramienta 1 de manera ejemplar en un estado, en el que el carro axial 7 está desplazado hacia la izquierda con la mesa redonda 8 y el dispositivo de exploración 9 del dispositivo de medición de la posición, y en donde la figura 1B muestra la máquina herramienta 1 de manera ejemplar en un estado, en el que el carro axial 7 está desplazado hacia la derecha con le mesa redonda 8 y del dispositivo de exploración 9 del dispositivo de medición de la posición.
La sección de la escala 10 está dispuesta en la bancada de la máquina 2 y se extiende paralela a la dirección-Y del carro axial 7, de tal manera que el dispositivo de exploración 9, colocado en el carro axial 7, del dispositivo de medición de la posición, puede explorar o bien leer en cualquier posición del carro axial 7 una sección opuesta de la sección de la escala 10.
En este caso, el dispositivo de medición de la posición puede estar configurado como dispositivo de medición de la posición incremental, en el que el dispositivo de exploración 9 no puede leer la posición absoluta en la sección de la escala, sino que puede detectar durante el desplazamiento de la sección de la escala 10 de forma incremental la distancia entre dos puntos en la sección de la escala 10. Con preferencia, sin embargo, el dispositivo de medición de la posición está configurado como dispositivo de medición de la posición absoluta, en la que el dispositivo de exploración 9 está instalado para leer en cada posición de la sección de la escala 10 una posición absoluta. La exploración de la sección de la escala 10 a través del dispositivo de exploración 9 se realiza con preferencia de forma óptica, electrónica y/u opto-electrónica, pero en otros ejemplos de realización se pueden aplicar procedimientos de exploración mecánicos o mecánicos.
A continuación se describe un ejemplo de realización de un sistema de fijación para el dispositivo de medición de la posición. En este caso, se prepara un primer elemento de retención 11, que se extiende de manera similar a la sección de escala 10 paralelamente a la dirección-Y y presenta una longitud, que es igual o aquí de maneja ejemplar mayor que la longitud de la sección de la escala 10.
De manera ejemplar, la sección de la escala 10 está dispuesta y colocada o bien fijada en el primer elemento de retención 11. De manera ejemplar, el elemento de retención 11 está formado de un material que presenta un coeficiente de dilatación térmica menor que el material de la bancada de la máquina 2, en particular menor o igual a 3,0 ■ 10-6 K-1, de manera especialmente preferida menor o igual a 1,0 ■ 10'° K-1. En el caso de materiales con diferentes coeficientes de dilatación térmica, el elemento de retención 11 está formado de un material que presenta en la dirección de la dirección-Y o bien en la dirección de la escala de la sección de la escala 10, un coeficiente de dilatación térmica menor que el material de la bancada de la máquina 2.
En ejemplos de realización, el elemento de retención 11 puede estar configurado como un elemento de retención de un plástico reforzado con fibras (de manera especialmente preferida de un plástico reforzado con fibras de carbono), por ejemplo una placa alargada de un plástico reforzado con fibras (de manera especialmente preferida de un plástico reforzado con fibras de carbono). En tales ejemplos de realización, el elemento de retención 11 no presenta prácticamente ningún comportamiento de temperatura, puesto que el coeficiente de dilatación térmica es en la práctica insignificantemente pequeño.
En el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 1A y 1B, la sección de la escala 10 no está fijada directamente en la bancada de a máquina 2, sino en el elemento de retención 11. Además, el elemento de retención 11 no está fijado, por ejemplo, directamente en la bancada de la máquina 2, sino sobre una sección de punto fijo 12 o bien un elemento de fijación de punto fijo 12 a partir de un segundo elemento de retención 13.
Por ejemplo, el elemento de retención 13 está formado de un material, que presenta un coeficiente de dilatación térmica menor que el material de la bancada de la máquina, en particular menor o igual a 3,0 ■ 10"6 K"1, de manera especialmente preferida menor o igual a 1,0 ■ 10-6 K-1. En el caso de materiales con diferentes coeficientes de dilatación en diferentes direcciones, el elemento de retención 13 está formado de un material que presenta en la dirección de la dirección-Y o bien en la dirección de la escala de la sección de la escala 10 un coeficiente de dilatación térmica menor que el material de la bancada de la máquina 2.
En ejemplos de realización, el elemento de retención 13 puede estar fabricado de un plástico reforzado con fibras (de manera especialmente preferida de un plástico reforzado con fibras de carbono). En otros ejemplos de realización, el elemento de retención 13 puede estar configurado con preferencia como un elemento de retención de cristal de cuarzo, por ejemplo como una barra de retención alargada de cristal de cuarzo. En tales ejemplos de realización, el elemento de retención 13 no presenta en la práctica ningún comportamiento de temperatura, puesto que el coeficiente de dilatación térmica es en la práctica insignificantemente pequeño.
Un extremo del elemento de retención alargado 13, que se extiende de manera ejemplar en la dirección-Y está fijado fijo estacionario sobre la sección de punto fijo 12 (elemento de fijación) en el elemento de retención 11 por ejemplo, por medio de uno o varios tornillos o bien ranuras y/o por medio de adhesivo). En este caso, la sección de punto fijo 12 está fijada de manera ejemplar en una sección media del elemento de retención 11.
El otro extremo del elemento de retención alargado 13, que se extiende de manera ejemplar en la dirección-Y, está fijado fijo estacionario sobre la sección de punto fijo 14 (elemento de fijación) en la bancada de la máquina 2 de la máquina herramienta 1 (por ejemplo, por medio de uno o varios tornillos o bien ranuras, y/o por medio de adhesivo). En este ejemplo de realización, la sección de la escala 10 del dispositivo de medición de la posición está fijada indirectamente en la bancada de la máquina 2, en el que la sección de la escala 10 está fijada fija estacionaria directamente en el elemento de retención 11 (o está aplicada fija estacionaria sobre éste), el elemento de retención 11 está fijado en su sección media sobre la sección de punto fijo 12 de manera fija estacionaria en uno de los extremos del elemento de retención 12 y el otro extremo del elemento de retención 12 está fijado sobre la sección de punto fijo 14 de manera fija estacionaria en la bancada de la máquina 2 en la posición del montante de la máquina 3.
La sección de punto fijo 14 forma de esta manera en el sistema de fijación de la sección de la escala 10 el único punto de fijación de la fijación fija estacionaria en la bancada de la máquina 2 (punto fijo térmico). De esta manera, una dilatación térmica de la bancada de la máquina 2 a elevadas temperaturas del medio ambiente conduce a que la bancada de la máquina 2 se dilate con relación al sistema de fijación de la sección de la escala 10 y a la sección de punto fijo 14 hacia la izquierda en las figuras 1A y 1B debajo de la sección de la escala 10, de manera que la posición de la escala 10 con relación al punto fijo térmico en la sección de punto fijo 14 permanece esencialmente inalterada.
De esta manera se puede preparar con ventaja un dispositivo de medición de la posición, en el que se prepara un sistema de escale por decirlo así absoluto e independiente de la temperatura, que posibilita a pesar de todo y de forma ventajosa independiente de eventuales dilataciones y deformaciones térmicas de la bancada de la máquina 2 que se encuentra debajo o bien adyacente, unas determinaciones exactas de la posición, de tal manera que no son necesarias, dado el caso, otras correcciones de compensación térmica en los controles, por ejemplo a base de señales de sensor de temperatura.
La figura 2 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta 1 con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La diferencia entre el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 2 en comparación con el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 1A y 1B es que en la figura 2 la sección de punto fijo 12, con la que uno de los extremos del elemento de retención 13 está fijado fijo estacionario en el elemento de retención 12, no está fijada en la sección media del elemento de retención 12, sino en una sección extrema del elemento de retención 12.
En el caso de materiales para los elementos de retención con coeficientes de dilatación térmica muy baja, las propiedades de la temperatura o bien las exactitudes de la medición de la posición posibilitadas de una manera independiente de la temperatura del ejemplo de realización de acuerdo con la figura 2, son tan buenas como en el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 1A y 1B. Si el elemento de retención 11 debiera estar fabricado de un material que presenta todavía un coeficiente de dilatación térmica no insignificante, es más conveniente el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 1A y 1B, puesto que resultan eventuales dilataciones pequeñas a ambos lados del elemento de fijación 12 colocado en el centro por término medio en las figuras 1A y 1B.
La figura 3 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta 1 con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La diferencia entre el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 3 en comparación con el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 1A y 1B es que en la figura 3 están dispuestos elementos de cojinete 15 adicionales en extremo del elemento de retención 11, que retienen, presionan, prensan, sujetan y/o alojan el elemento de retención 11.
Por medio de los elementos de cojinete 15 se puede retener y/o instalar el elemento de retención 11 y/o la sección de la escala 10 en la bancada de la máquina 2, en el sentido de que la sección de la escala 10 o bien el elemento de retención 11 se puede sujetar, prensar, presionar y/o retener en la bancada de la máquina 2, pero precisamente no están fijados totalmente fijos estacionarios, de manera que sigue siendo posible una dilatación térmica de la bancada de la máquina 2 debajo o bien junto a la sección de la escala 10 sin desplazamiento de la posición o bien deformación de la bancada de la máquina 2.
La figura 4 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta 1 con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La diferencia entre el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 4 en comparación con el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 2 es que en la figura 4 está dispuesto un elemento de cojinete adicional una sección media del elemento de retención 11, que retiene, presiona, prensa, sujeta y/o aloja el elemento de retención 11.
Por medio del elemento de cojinete 15 se puede retener y/o instalar el elemento de retención 11 y/o la sección de la escala 10 en la bancada de la máquina 2, en el sentido de que la sección de la escala 10 o bien el elemento de retención 11 se puede sujetar, prensar, presionar y/o retener en la bancada de la máquina 2, pero precisamente no están fijados totalmente fijos estacionarios, de manera que sigue siendo posible una dilatación térmica de la bancada de la máquina 2 debajo o bien junto a la sección de la escala 10 sin desplazamiento de la posición o bien deformación de la bancada de la máquina 2.
La figura 5 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta 1 con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La diferencia entre el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 5 en comparación con el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 2 es que en la figura 5 está dispuesto un elemento de cojinete adicional 15 en la sección extrema el elemento de retención 11, que está opuesta a la sección de punto fijo 12 fijada en el elemento de retención 11, de manera que el elemento de cojinete 15 retiene, presiona, prensa, sujeta y/o aloja el elemento de retención 11.
Por medio del elemento de cojinete 15 se puede retener y/o instalar el elemento de retención 11 y/o la sección de la escala 10 en la bancada de la máquina 2, en el sentido de que la sección de la escala 10 o bien el elemento de retención 11 se puede sujetar, prensar, presionar y/o retener en la bancada de la máquina 2, pero precisamente no están fijados totalmente fijos estacionarios, de manera que sigue siendo posible una dilatación térmica de la bancada de la máquina 2 debajo o bien junto a la sección de la escala 10 sin desplazamiento de la posición o bien deformación de la bancada de la máquina 2.
La figura 6 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta 1 con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
En este caso se trata de un ejemplo de realización simplificado en comparación con las figuras 1A y 1B. La diferencia entre el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 6 en comparación con el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 1A y 1B es que en la figura 6 el elemento de retención 11 falta de forma ejemplar y la sección de punto fijo 12 fijada en uno de los extremos del elemento de retención 13 está fijada de manera ejemplar fija estacionaria directamente en la sección de la escala 10 del dispositivo de medición de la posición.
La figura 7 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta 1 con un dispositivo de medición de la posición no reivindicado de acuerdo con un ejemplo de realización para facilitar la comprensión de la invención.
La diferencia entre el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 7 en comparación con el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 1A y 1B es que en la figura 7 el elemento de retención 13 falta de manera ejemplar y un extremo del elemento de retención 11 está fijado fijo estacionario directamente en la sección de punto fijo 14, a través de la cual el elemento de retención 11 está fijado de manera ejemplar fijo estacionario en la bancada de la máquina 2.
Además, de manera ejemplar, una pluralidad de elementos de cojinete adicionales 15 están dispuestos en el elemento de retención 11, de manera que los elementos de cojinete 15 retienen, presionan, prensan, sujetas y/o alojan el elemento de retención 11.
Por medio de los elementos de cojinete 15 se puede retener y/o instalar el elemento de retención 11 y/o la sección de la escala 10 en la bancada de la máquina 2, en el sentido de que la sección de la escala 10 o bien el elemento de retención 11 se puede sujetar, prensar, presionar y/o retener en la bancada de la máquina 2, pero precisamente no están fijados totalmente fijos estacionarios, de manera que sigue siendo posible una dilatación térmica de la bancada de la máquina 2 debajo o bien junto a la sección de la escala 10 sin desplazamiento de la posición o bien deformación de la bancada de la máquina 2.
La figura 8 muestra una representación esquemática ejemplar de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con otro ejemplo de realización.
La diferencia entre el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 8 en comparación con el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 1A y 1B es que en la figura 8 la sección de punto fijo 14, sobre la que está fijado uno de los extremos del elemento de retención 13 fijo estacionario en la bancada de la máquina 2, está dispuesto esencialmente en una posición, que está posicionada esencialmente junto o bien en la proximidad de un plano, que se cubre por los otros ejes lineales X y Z.
Esto tiene la ventaja de que el punto fijo independiente de la temperatura de la suspensión de fijación del dispositivo de medición de la posición en la sección de punto fijo 15 está dispuesto esencialmente en un punto cero de las coordenadas del eje a medir en relación a los otros ejes.
Las figuras 9A y 9B muestran representaciones esquemáticas ejemplares en perspectiva de detalles de una máquina herramienta con un dispositivo de medición de la posición 1 de acuerdo con otro ejemplo de realización. En una bancada de la máquina 2 (primer componente) de una máquina herramienta están dispuestos unos carriles de guía o bien guías 7a y 7b en una dirección-y, que están instaladas para desplazar un carro o bien mesa de la máquina (segundo componente) no mostrados, fijados sobre los elementos de guía o bien caros de guía 7c y 7d sobre los carriles de guía o bien guías 7a y 7b en la dirección-Y. El carro o bien la mesa de la máquina (segundo componente) puede ser accionado por medio de un accionamiento 71, que está alojado sobre un árbol helicoidal 7e.
En el elemento de guía o bien carro de guía 7c está instalado un dispositivo de exploración 9 del dispositivo de medición de la posición, y se mueve o bien es arrastrado en el caso de un desplazamiento del carro con el elemento de guía o bien con el carro de guía 7c. En la bancada de la máquina 2 está dispuesta una sección de la escala 10, alineada en dirección-Y, del dispositivo de medición de la posición, de manera que el dispositivo de exploración 9 está instalado para explorar la sección de la escala 10 de una manera óptica, electrónica, opto-electrónica y/o magnética para la determinación de la situación o bien de la posición del carro o bien del elemento de guía o bien del carro de guía 7c con relación a la bancada de la máquina 2.
En una sección interior próxima al montante de la máquina de la bancada de la máquina 2 está fijado un elemento de fijación de puto fijo 14 (sección de punto fijo) en la bancada de la manera de manera fija estacionaria, por ejemplo por medio de tornillos 14a. En el elemento de fijación de punto fijo 14 (sección de punto fijo) se fija de manera fija estacionaria un extremo de una barra de retención 13 (elemento de retención), por ejemplo por medio de tornillos 14b. La barra de retención presenta un coeficiente de dilatación térmica, que es menor que el coeficiente de dilatación térmica del material de la bancada de la máquina 2.
Con preferencia, se trata de una barra de retención de plástico reforzado con fibras o bien especialmente de plástico reforzado con fibras de carbono, o con preferencia se trata de una barra de retención de cristal de cuarzo.
En el otro extremo de la barra de retención 13 está fijado de manera fija estacionaria otro elemento de fijación de punto fijo 12 (sección de punto fijo), de manera que el elemento de fijación de punto fijo 12 está fijado de forma fija estacionaria en la sección de la escala 10.
La sección de la escala 10 se aloja sobre un elemento de retención 11 dispuesto sobre la bancada de la máquina 2 y se retiene sobre elementos de cojinete 15 en la bancada de la máquina 2 (pero no se fija de manera fija estacionaria, de manera que la bancada de la máquina que se deforma, dado el caso, térmicamente se puede mover debajo de la sección de la escala 10.
Con preferencia, en el elemento de retención 11 se trata de un elemento alargado de plástico reforzado con fibras o bien especialmente de plástico reforzado con fibras de carbono, por ejemplo una placa alargada de plástico reforzado con fibras o bien especialmente de plástico reforzado con fibras de carbono.
En resumen, de acuerdo con la presente invención se proponen aspectos y ejemplos de realización, que posibilitan de una manera ventajosa preparar un dispositivo de medición de la posición o bien de medición de la longitud para el empleo en una máquina herramienta o bien una máquina herramienta, que pueden mejorar todavía más la exactitud de la mecanización y las posibilidades de calibración en la máquina herramienta, en particular por medio de medidas más sencilla, más fiables y más económicas.
Claims (15)
1. Dispositivo de medición de la posición para el empleo en una máquina herramienta con
- una sección de la escala (10) que se puede explorar por medio de un dispositivo de exploración (9) para la detección de una posición de un primer componente (2) de la máquina herramienta (1) con relación a un segundo componente (7), móvil con relación al primer componente (2), de la máquina herramienta (1), cuando la sección de escala (10) está dispuesta en el primer componente (2) y el dispositivo de exploración (9) está dispuesto en el segundo componente (7), y
- al menos un elemento de retención (11; 13), que se extiende en la dirección de la escala de la sección de escala (10), en donde a través del al menos un elemento de retención (11; 13) como componente de una fijación indirecta se puede fijar indirectamente la sección de la escala (10) en una sección de punto fijo (14) del primer componente (2) de la máquina herramienta (1), en donde un material del al menos un elemento de retención (11; 13) presenta un coeficiente de dilatación térmica, que es menor que un coeficiente de dilatación térmica de un material del primer componente (2) de la máquina herramienta (1), y en donde el al menos un elemento de retención (11; 13) está fijado en un extremo en la dirección de la escala en la sección de la escala (10) y en el otro extremo se puede fijar en la dirección de la escala en la sección de punto fijo (14) del primer componente (2).
2. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el material del elemento de retención (11; 13) presenta en la dirección de la escala un coeficiente de dilatación térmica que es menor que el coeficiente de dilatación térmica del primer componente (2) de la máquina herramienta (1).
3. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el material del elemento de retención (11; 13) presenta un coeficiente de dilatación térmica menor o igual a 3,0 ■ 10-6 K-1, especialmente menor o igual a 1,0 ■ 10-6 K-1.
4. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de retención (10) está formado de plástico reforzado con fibras, de manera especialmente preferida de plástico reforzado con fibras de carbono.
5. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el elemento de retención (13) está formado de cristal de cuarzo.
6. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección de la escala (10) se puede fijar indirectamente sólo sobre una sección de punto de fijación (14) que se puede colocar en el primer componente (2).
7. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección de la escala (10) está fijada directa o indirectamente en el elemento de retención (11; 13).
8. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento de retención (11; 13) está fijado directamente en la sección de punto fijo (14) que se puede colocar en el primer componente (2).
9. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el elemento de retención (13) es una barra, que se extiende en la dirección de la escala de la sección de la escala (10), de cristal de cuarzo o de un plástico reforzado con fibras, especialmente de un plástico reforzado con fibras de carbono, en donde un extremo de la barra (13) está fijado en la sección de punto fijo (14) que se puede colocar en el primer componente (2) y el otro extremo de la barra (13) está fijado sobre una segunda sección de punto fijo (12) en la sección de la escala.
10. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento de retención (11) se puede fijar indirectamente en el primer componente (2).
11. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el elemento de retención (11) está fijado en un segundo elemento de retención (13), que está fijado en la sección de punto fijo (14) que se puede colocar en el primer componente (2), y en donde el segundo elemento de retención (13) se extiende en la dirección de la escala en la sección de la escala (10) y/o está fijado solamente sobre una sección de punto fijo (12), colocada en la sección de la escala (10) y/o en el primer elemento de retención (11) en la sección de la escala (10) y/o en el primer elemento de retención (11).
12. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el segundo elemento de retención (13) es una barra, que se extiende en la dirección de la escala de la sección de la escala (10),
de cristal de cuarzo o de un plástico reforzado con fibras, especialmente de un plástico reforzado con fibras de carbono, en donde un extremo de la barra (13) está fijado en la sección de punto fijo (14) que se puede colocar en el primer componente (2) y el otro extremo de la barra (13) está fijado sobre una segunda sección de punto fijo (12) en el segundo elemento de retención.
13. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección de la escala (10) y/o el al menos un elemento de retención (11) se pueden colocar sobre uno o varios elementos de cojinete (15) en el primer componente (2).
14. Dispositivo de medición de la posición de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de medición de la posición presenta, además, el dispositivo de exploración (9) que se puede colocar en el segundo componente, para la exploración de la sección de la escala (10) para la detección de la posición del primer componente (2) de la máquina herramienta (1) con relación al segundo componente (7) de la máquina herramienta (1) que se puede mover con relación al primer componente (2).
15. Máquina herramienta con
- un primer componente (2);
- un segundo componente (7), que es desplazable con relación al primer componente (2), y
- un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
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