ES2618855T3 - Dispositivo de medición de posición con dispositivo para la compensación de errores por dilatación térmica de una regla graduada - Google Patents

Dispositivo de medición de posición con dispositivo para la compensación de errores por dilatación térmica de una regla graduada Download PDF

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Abstract

Dispositivo de medición de la posición que comprende un primer grupo constructivo (1) y un segundo grupo constructivo (2), en donde: el primer grupo constructivo (1) presenta un perfil (10), que lleva una regla graduada (40) con una primera división de medición (41), el segundo grupo constructivo (2) comprende una primera unidad exploradora (20), y para la medición de la posición de un primer objeto (100) con respecto a un segundo objeto (200), se puede colocar el primer grupo constructivo (1) en el primer objeto a medir (100) y el segundo grupo constructivo (2) en el segundo objeto a medir (200) y la primera unidad exploradora (20) se puede mover a lo largo de un trayecto de desplazamiento en la dirección de medición (X) y de este modo explora la primera división de medición (41) de la regla graduada (40), caracterizado por que la regla graduada (40) presenta una segunda división de medición (42), y en el perfil (10) se encuentra ubicada al menos una segunda unidad exploradora (30), con la cual se puede explorar la segunda división de medición (42) y la que para la medición del desplazamiento de la regla graduada (40) con relación al primer objeto (100) está ubicada de tal modo que se posibilita un desplazamiento libre de colisión de la primera unidad exploradora (20) a lo largo del trayecto de desplazamiento de la segunda unidad exploradora (30) separada verticalmente con respecto a la dirección de medición (X).

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de medicion de posicion con dispositivo para la compensacion de errores por dilatacion termica de una regla graduada
Campo de la tecnica
La presente invencion se refiere a un dispositivo de medicion de posicion de acuerdo con el concepto general de la reivindicacion 1.
Estado de la tecnica
Los dispositivos de medicion de este tipo se usan especialmente en maquinas de mecanizado para la medicion de la posicion relativa de una herramienta con respecto a la pieza que se va a mecanizar, en maquinas de medicion de coordenadas para calcular la posicion y las medidas de los objetos de prueba asf como tambien en la industria de los semiconductores. Para ello se incorpora directamente la regla graduada en un primer objeto, por ejemplo, en la unidad de accionamiento (por ejemplo, el motor lineal) o se incorpora la regla graduada en una pieza constructiva accionada por la unidad de accionamiento. En forma estacionaria con relacion a la regla graduada que se mueve, se ubica la unidad exploradora del dispositivo de medicion de posicion en un segundo objeto, cuya medicion tiene que ser medida.
Durante la medicion de la posicion, debe tenerse en cuenta el desplazamiento de la regla graduada dependiente de la temperatura con relacion al primer objeto. De acuerdo con el documento WO 2012/114168 A1, se mide directamente para ello el desplazamiento de la regla graduada en el punto de referencia de la regla graduada por medio de un explorador. Para el registro del desplazamiento de la regla graduada dependiente de la temperatura fuera del punto de referencia, se agregan a la regla graduada sensores de temperatura. El desplazamiento de la regla graduada dependiente de la temperatura se puede calcular en estas posiciones fuera del punto de referencia a partir de la temperatura medida y del coeficiente de expansion termica del material de la regla graduada.
El documento DE 36 33 573 C1 y el documento EP 2 636 991 A1 muestran igualmente procedimientos para la correccion de modificaciones de la longitud de la regla graduada dependientes de la temperatura en sistemas de medicion de la posicion.
Compendio de la invencion
La presente invencion tiene por objeto presentar un dispositivo de medicion de la posicion que esta construido en forma compacta y por medio del cual se puede calcular en lo posible en forma exacta el desplazamiento de la regla graduada dependiente de la temperatura, es decir, la expansion longitudinal de la regla graduada.
Este objeto se logra de acuerdo con la invencion por medio de un dispositivo de medicion de la posicion con las caractensticas de la reivindicacion 1.
El dispositivo de medicion de la posicion comprende un primer grupo constructivo y un segundo grupo constructivo, en donde el primer grupo constructivo presenta un perfil que lleva una regla graduada con una primera division de medicion, y el segundo grupo constructivo comprende una primera unidad exploradora, y para la medicion de la posicion de un primer objeto con relacion a un segundo objeto, se aplica el primer grupo constructivo en el primer objeto a mediry el segundo grupo constructivo en el segundo objeto a medir, y la primera unidad exploradora se puede desplazar a lo largo de un trayecto de desplazamiento en la direccion de la medicion y de este modo explora la primera division de medicion de la regla graduada, la regla graduada presenta una segunda division de medicion, y en el perfil se encuentra ubicada una segunda unidad exploradora, con la cual se puede explorar la segunda division de medicion y la que esta ubicada de tal modo para la medicion del desplazamiento de la regla graduada con relacion al primer objeto, que se posibilita un procedimiento libre de colision de la primera unidad exploradora a lo largo del trayecto de desplazamiento, separada de la segunda unidad exploradora verticalmente a la direccion de la medicion.
La invencion es especialmente ventajosa con dispositivos de medicion de las posiciones para longitudes de medicion largas. En este caso estan previstas en el perfil varias segundas unidades exploradoras separadas entre sf en direccion de la medicion.
Es ventajoso, cuando la segunda unidad exploradora en la direccion de medicion esta unida en forma flexible con el perfil y la segunda unidad exploradora esta configurada de tal modo que se puede unir con el primer objeto en forma estacionaria, presentando esta por ejemplo, un orificio para poder atornillarla al primer objeto. Por medio de esta accion, durante la operacion de medicion del dispositivo de medicion de la posicion, se puede medir el desplazamiento de la regla graduada con relacion al primer objeto sin que haya una influencia del perfil. La union elastica entre la segunda unidad exploradora y el perfil puede realizarse por medio de una articulacion de cuerpo solido que puede moverse en la direccion de la medicion.
Una configuracion de la segunda unidad exploradora que especialmente ocupa poco lugar y esta protegida, esta
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garantizada cuando el perfil presenta una escotadura, en la cual se encuentra ubicada la segunda unidad exploradora.
El perfil es preferentemente un perfil hueco, en cuyo espacio interior esta ubicada la regla graduada y el espacio interior forma el trayecto de desplazamiento de la primera unidad exploradora. En este caso es especialmente ventajoso, cuando la segunda unidad exploradora esta colocada en una escotadura del perfil y entre el perfil y la segunda unidad exploradora esta prevista una junta de estanqueidad, la cual hace estanco el espacio interior con respecto al ambiente exterior.
Es ventajoso cuando la regla graduada esta fijada en forma fija (punto fijo) en una sola posicion en el perfil y que en el resto del sector esta ubicada de tal modo en el perfil que se puede expandir con relacion al perfil en la direccion de medicion. Al menos una segunda unidad exploradora se encuentra ubicada en una posicion en la cual se puede expandir la regla graduada con respecto al perfil en la direccion de medicion. Si la regla graduada es una cinta de medicion, entonces esta puede ser fijada en forma fija en un sitio en el perfil (punto fijo) y en el otro extremo puede estar tensada.
El desplazamiento relativo de la regla graduada y el perfil en la direccion de medicion fuera del punto fijo se posibilita apoyando la regla graduada en una superficie del perfil o apoyando sobre el perfil colocando entremedio una capa elastica, por ejemplo, en forma de un adhesivo elastico o una pelfcula de aceite.
Tambien es ventajoso cuando la cinta de medicion esta ubicada en una ranura longitudinal del perfil.
El valor medido con el dispositivo de medicion de la posicion equipado de acuerdo con la invencion, del desplazamiento de la regla graduada con respecto a una de las dos unidades exploradoras, y por lo tanto con respecto al primer objeto, puede ser usado para la correccion de la posicion medida con la primera unidad exploradora.
Formas de realizacion ventajosas del dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la invencion resultan de las medidas que se indican en las reivindicaciones secundarias.
Otras particularidades y ventajas de la presente invencion se explicaran en base a la siguiente descripcion de ejemplos de realizacion con relacion a las figuras.
Breve descripcion de las figuras
Se muestra en:
Figura 1 una representacion esquematica de un dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la invencion; Figura 2 una primera vista de la regla graduada del dispositivo de medicion de la posicion de la Figura 1;
Figura 3 una segunda vista de la regla graduada del dispositivo de medicion de la posicion de la Figura 1;
Figura 4 un corte transversal del dispositivo de medicion de la posicion en detalle;
Figura 5 una vista del dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la Figura 4;
Figura 6 una representacion ampliada de la Figura 5, y
Figura 7 una forma de realizacion alternativa de una regla graduada.
Descripcion de las formas de realizacion
Con el dispositivo de medicion de la posicion se mide la posicion de un primer objeto 100 con relacion a un segundo objeto 200 en la direccion de medicion X. Este dispositivo de medicion de la posicion comprende un primer grupo constructivo 1 y un segundo grupo constructivo 2.
El primer grupo constructivo 1 comprende un perfil 10 con una regla graduada 40 con una division de medicion 41, la que es explorada durante la medicion de la posicion con una unidad exploradora 20, la que se puede desplazar a lo largo de un trayecto de desplazamiento en la direccion de medicion X y de este modo explora la division de medicion 41 de la regla graduada 40. El primer grupo constructivo 1 esta fijado en el primer objeto a medir 100 para la medicion de la posicion.
El segundo grupo constructivo 2 comprende la unidad exploradora 20, la que esta fijada al segundo objeto 200 para la medicion de la posicion del primer objeto 100 con relacion al segundo objeto 200. La unidad exploradora 20 esta configurada para una exploracion sin contacto directo de la division de medicion 41 de la regla graduada 40. En el ejemplo de realizacion ventajoso, la unidad exploradora 20 esta configurada para la exploracion optoelectrica y comprende una fuente de luz 22 y un detector 23. Durante la exploracion de la division de medicion 41, la unidad exploradora 20 crea de manera conocida senales de exploracion electricas dependientes de la posicion.
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El dispositivo de medicion de la posicion esta configurado de acuerdo con la invencion para registrar adicionalmente el desplazamiento de la regla graduada 40 con respecto al primer objeto 100 en al menos una posicion de medicion P1, P2. Para ello, la regla graduada 40 presenta otra division de medicion 42. Para la exploracion sin contacto directo de esta division de medicion adicional 42, el primer grupo constructivo 1 comprende al menos una unidad exploradora 30.
Esta unidad exploradora adicional 30 (denominada tambien segunda unidad exploradora 30) esta configurada para la exploracion sin contacto, especialmente optoelectrica, y comprende una fuente de luz 31 y un detector 32.
Es especialmente ventajoso cuando el dispositivo de medicion de la posicion esta configurado para registrar el desplazamiento de la regla graduada 40 con relacion al primer objeto l00 en varias posiciones P1 y P2 separadas entre sf en la direccion de medicion X. Como se representa en la Figura 1, el dispositivo de medicion de la posicion presenta para ello en cada una de las posiciones P1 y P2 una de las otras unidades exploradoras 30. Las unidades exploradoras 30 estan configuradas en estas posiciones P1 y P2 para estar fijadas en forma fija en el primer objeto 100.
La al menos una unidad exploradora adicional 30 esta ubicada de tal modo que durante la operacion de medicion para medir la posicion en la direccion de medicion X, se posibilita un procedimiento libre de colision de la primera unidad exploradora 20 a lo largo del trayecto de desplazamiento de la segunda unidad exploradora 30 verticalmente con respecto a la direccion de medicion X en forma separada. Separada en forma vertical con respecto a la direccion de medicion X significa que la unidad exploradora 20 puede pasar sin tocar a la otra unidad exploradora 30.
La division de medicion 41 esta ubicada en un lado de la regla graduada 40. En la Figura 2 se representa una vista en planta. La otra division de medicion 42 esta ubicada en el lado posterior de la regla graduada 40. En la Figura 3 se representa una vista del lado posterior de la regla graduada 40. La otra division de medicion 42 esta prevista al menos en el sector de las otras unidades exploradoras 30 en la regla graduada 40.
La division de medicion adicional 42.1 puede estar ubicada alternativamente tambien al lado de la division de medicion 41, es decir, en una direccion vertical con respecto a la direccion de medicion X observada al lado de la division de medicion 41 sobre un lado comun de la regla graduada 40.1. En la Figura 7 se representa una vista en planta de una regla graduada 40.1 configurada de este modo.
La invencion hace posible que la regla graduada 40 para la medicion de la posicion pueda ser explorada en una posicion por la unidad exploradora 20 y en la misma posicion o al menos en lo posible cerca de esta, puede ser explorada por la unidad exploradora adicional 30. El desplazamiento de la regla graduada 40 se puede registrar por lo tanto en la posicion o al menos en lo posible cerca de la posicion, en la cual se realiza tambien la medicion de la posicion de la posicion relativa de los dos objetos 100 y 200. En la Figura 1 esto esta indicado con la posicion momentanea indicada con P1.
Una construccion compacta y especialmente simple de manipular del dispositivo de medicion de la posicion se obtiene por cuanto el primer grupo constructivo 1 comprende un perfil 10, que sirve por un lado como portador de la regla graduada 40 y en el cual esta fijado por otro lado la al menos una unidad exploradora adicional 30. En la Figura 1 se representa esquematicamente que en el perfil 10 se encuentran fijadas varias unidades exploradora adicionales 30 separadas entre sf en la direccion de medicion X.
El perfil 10 es un perfil hueco, en cuyo espacio interior se encuentra ubicada la regla graduada 40. La unidad exploradora 20 esta ubicada dentro de este perfil hueco y se puede mover en la direccion de medicion X, de tal modo que el espacio interior forma el trayecto de desplazamiento de la unidad exploradora 20 en la direccion de medicion X. La unidad exploradora 20 se puede montar en forma fija por medio de un pie de montaje 21 en el segundo objeto a medir 200. El perfil hueco 10 protege a la regla graduada 40 asf como a la unidad exploradora 20 al menos lateralmente de las influencias climaticas perjudiciales. En el extremo, el perfil hueco 10 esta cerrado por medio de una tapa 14.
El perfil 10 presenta escotaduras 12, en las cuales se encuentran colocadas en cada caso una de las unidades exploradoras 30. Entre el perfil 10 y la unidad exploradora 30 colocada en la escotadura 12 se encuentra ubicada una junta de estanqueidad 13.
La regla graduada 40 esta configurada como cinta de medicion, preferentemente como cinta metalica, especialmente como cinta de acero. La unidad exploradora 20 explora la division de medicion 41 indicada en el espacio hueco del perfil hueco 10.
La al menos una unidad exploradora adicional 30 esta ubicada en el perfil hueco 10 de tal modo que puede explorar la division de medicion 42 colocada sobre el lado posterior de la regla graduada 40. La unidad exploradora 30 esta configurada y ubicada de tal modo que se puede fijar en forma fija en el primer objeto a medir 100, especialmente se puede atornillar por medio de un tornillo 33.
La unidad exploradora 30 esta fijada, por un lado, en el perfil hueco 10 en la direccion de medicion X en forma elastica
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y, por otro lado, esta configurada de tal modo que se puede fijar en forma fija en el primer objeto 100. De este modo se garantiza que el perfil hueco 10 no ejerza fuerzas de tension sobre la unidad exploradora 30, que pueden falsear la medicion del desplazamiento entre el primer objeto 100 y la regla graduada 40. En el ejemplo de realizacion concreto se encuentra ubicado para ello entre la unidad exploradora 30 y el perfil hueco 10 un elemento flexible elastico en la direccion de medicion X, especialmente en forma de una articulacion de cuerpo solido 11. La articulacion de cuerpo solido 11 sostiene por un lado la unidad exploradora 30 en el perfil 10 y permite por otro lado un movimiento entre la unidad exploradora 30 y el perfil 10 en la direccion de medicion X. Como se representa en la Figuras 1 y 5, a ambos lados de la unidad exploradora 30 se encuentra ubicada una de las articulaciones de cuerpo solido 11.
La regla graduada 40 puede estar ubicada en el perfil 10 de diversas maneras. Una posibilidad es que se encuentre desacoplada en toda su longitud del perfil 10. Esto se puede realizar haciendo que se apoye simplemente sobre el perfil 10 o que este fijada sobre este a traves de una capa de desacoplamiento. La capa de desacoplamiento puede ser un adhesivo o una pelfcula lfquida. Una posibilidad especialmente ventajosa para la colocacion de la regla graduada 40 en el perfil 10 es que esta se encuentre fijada en forma fija exclusivamente en una sola posicion PO en el perfil 10 y en el resto del sector este fijada de tal modo al perfil 10 que se pueda expandir con relacion al perfil 10 en la direccion de medicion X. En las posiciones P1, P2 de las segundas unidades exploradoras 30 la regla graduada 40 esta apoyada con relacion al perfil 10 en la direccion de medicion X de manera que se pueda mover longitudinalmente.
Cuando el dispositivo de medicion de la posicion tiene que ser disenado para longitudes de medicion especialmente largas, entonces la regla graduada 40 es preferentemente una cinta de medicion que esta ubicada en una ranura longitudinal 15 del perfil 10, en donde la ranura longitudinal 15 rodea lateralmente a la regla graduada 40 de tal modo que la cinta de medicion 40 se puede introducir desde un extremo del perfil 10 en esta ranura longitudinal 15. Un ejemplo de una ranura longitudinal 14 de este tipo se representa en la Figura 4. En el caso de longitudes de medicion largas, la cinta de medicion 40 se encuentra fijada preferentemente en forma fija en un extremo PO en el perfil 10 y en el otro extremo esta tensada por medio de un dispositivo de tensado ubicado en el perfil 10 en la direccion de medicion X. La fuerza de tensado que actua asf sobre la cinta de medicion 40 se ha dibujado en la Figura 1 con F.
La primera division de medicion 41 asf como la segunda division de medicion 42 pueden estar configuradas como una division de medicion incremental o como absoluta.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de medicion de la posicion que comprende un primer grupo constructivo (1) y un segundo grupo constructivo (2), en donde:
    el primer grupo constructivo (1) presenta un perfil (10), que lleva una regla graduada (40) con una primera division de medicion (41),
    el segundo grupo constructivo (2) comprende una primera unidad exploradora (20),
    y para la medicion de la posicion de un primer objeto (100) con respecto a un segundo objeto (200), se puede colocar el primer grupo constructivo (1) en el primer objeto a medir (100) y el segundo grupo constructivo (2) en el segundo objeto a medir (200) y la primera unidad exploradora (20) se puede mover a lo largo de un trayecto de desplazamiento en la direccion de medicion (X) y de este modo explora la primera division de medicion (41) de la regla graduada (40), caracterizado por que
    la regla graduada (40) presenta una segunda division de medicion (42), y en el perfil (10) se encuentra ubicada al menos una segunda unidad exploradora (30), con la cual se puede explorar la segunda division de medicion (42) y la que para la medicion del desplazamiento de la regla graduada (40) con relacion al primer objeto (100) esta ubicada de tal modo que se posibilita un desplazamiento libre de colision de la primera unidad exploradora (20) a lo largo del trayecto de desplazamiento de la segunda unidad exploradora (30) separada verticalmente con respecto a la direccion de medicion (X).
  2. 2. Dispositivo de medicion de la posicion segun la reivindicacion 1, en donde en el perfil (10) se encuentran fijadas multiples segundas unidades de exploradoras (30) separadas entre sf en la direccion de medicion (X).
  3. 3. Dispositivo de medicion de la posicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda unidad exploradora (30) se encuentra unida en forma flexible elastica con el perfil (10) en la direccion de medicion (X).
  4. 4. Dispositivo de medicion de la posicion segun la reivindicacion 3, en donde la segunda unidad exploradora (30) esta fijada en el perfil (10) por medio de una articulacion de cuerpo solido (11) que se puede dirigir en la direccion de medicion (X).
  5. 5. Dispositivo de medicion de la posicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde el perfil (10) presenta una escotadura (12), en la cual se encuentra ubicada la segunda unidad exploradora (30).
  6. 6. Dispositivo de medicion de la posicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde el perfil (10) es un perfil hueco, en cuyo espacio interior se encuentra ubicada la regla graduada (40) y el espacio interior forma el trayecto de desplazamiento de la primera unidad exploradora (20).
  7. 7. Dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con las reivindicaciones 5 y 6, en donde entre el perfil (10) y la segunda unidad exploradora (30) se ha previsto una junta de estanqueidad (13).
  8. 8. Dispositivo de medicion de la posicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la regla gradada (40) se encuentra fijada en forma fija exclusivamente en una sola posicion (PO) en el perfil (10) y en el resto del sector se encuentra ubicada de tal modo en el perfil (10) que se puede expandir con relacion al perfil (10) en la direccion de medicion (X).
  9. 9. Dispositivo de medicion de la posicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda division de medicion (42) y la segunda unidad exploradora (30) estan configuradas de tal modo que es posible una exploracion optoelectrica de la segunda division de medicion (42).
  10. 10. Dispositivo de medicion de la posicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la primera division de medicion (41) esta ubicada en un lado de la regla graduada (40) y la segunda division de medicion (42) esta ubicada sobre el lado posterior de la regla graduada (40).
  11. 11. Dispositivo de medicion de la posicion segun una de las reivindicaciones precedentes 1 a 9, en donde la primera division de medicion (41) se encuentra ubicada en un lado de la regla graduada (40) y la segunda division de medicion (42.1) se encuentra ubicada del mismo lado al lado de la primera division de medicion (41).
  12. 12. Dispositivo de medicion de la posicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la regla graduada (40) es una cinta de medicion.
  13. 13. Dispositivo de medicion de la posicion segun la reivindicacion 12, en donde la cinta de medicion es una cinta metalica.
  14. 14. Dispositivo de medicion de la posicion segun la reivindicacion 12 o 13, en donde la cinta de medicion se encuentra
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    ubicada en una ranura longitudinal (15) del perfil (10).
  15. 15. Dispositivo de medicion de la posicion segun una de las reivindicaciones 12 a 14, en donde la cinta de medicion se encuentra fijada en un extremo en forma fija en el perfil (10) y en el otro extremo esta tensada.
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