DISPOSITIVO MEDIDOR DE POSICIÓN.

Dispositivo medidor de posición con una escala graduada (1) y un dispositivo de exploración (2) móvil relativamente respecto a ésta en dirección de medición (X),

en el que

- la escala graduada (1) presenta una graduación de medición (3) y se pueden generar señales periódicas de medición (M1, M2, M3) mediante la exploración de la graduación de medición (3),

- la escala graduada (1) presenta al menos una marca de referencia (4) y se puede generar una señal de marca de referencia (R1, R2) mediante la exploración de la marca de referencia (4),

- la escala graduada (1) presenta marcas de zona (5, 6) explorables ópticamente y mediante la exploración fotoeléctrica de las marcas de zona (5, 6) con un haz de rayos de exploración (12) se puede generar una señal de zona (B), con cuya característica se pueden diferenciar varias zonas de medición (5, 6, 50, 60) al lado de la marca de referencia (4),

caracterizado por que

- las marcas de zona son elementos (5, 6) de desviación ópticamente diferente, que el haz incidente de rayos de exploración (12) desvía hacia diferentes fotorreceptores (131, 133, 134) en la pluralidad de zonas de medición (5, 6, 50, 60).

Dispositivo medidor de posición La invención se refiere a un dispositivo medidor de posición según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los dispositivos medidores de posición de este tipo se usan especialmente en máquinas de mecanizado para medir la posición relativa de una herramienta respecto a una pieza de trabajo que se va a mecanizar y en el caso de las máquinas de medición por coordenadas, para determinar la posición y las dimensiones de objetos de prueba, así como se usan cada vez más en los últimos tiempos también en la industria de semiconductores, por ejemplo, los fotorrepetidores. A este respecto, el dispositivo medidor de posición es un dispositivo de medición de ángulo o longitud, en el que la escala graduada se monta directamente en la unidad de accionamiento (motor rotatorio o motor lineal) o la escala graduada se monta en un componente accionado por la unidad de accionamiento.

La escala graduada de este tipo de dispositivo medidor de posición, conocido, por ejemplo, del documento DE 92 09 801 U1, presenta una graduación de medición periódica para la generación de señales de conteo, así como una marca de referencia para la generación de una señal de marca de referencia. Mediante esta señal de marca de referencia se crea una referencia absoluta de la medición de posición para la posición de la marca de referencia al ponerse un contador en un valor predefinido del contador.

Cuando se inicia una medición de posición después de interrumpirse el funcionamiento debido al fallo de la energía de alimentación, así como para la corrección y el control del valor del contador, resulta necesario a menudo aproximarse a la marca de referencia partiendo de una posición cualquiera. Con este fin, sobre la escala graduada están situadas marcas de zona, mediante las que se puede diferenciar si el dispositivo de exploración se encuentra en uno u otro lado de la marca de referencia. Esta marca de zona está configurada en un lado de la marca de referencia como banda continua impermeable a la luz. En el otro lado de la marca de referencia, la marca de zona está realizada como zona transparente. Para la exploración de ambas marcas de zona está dispuesto un fotorreceptor común en el dispositivo de exploración. Por medio de una señal de medición de este fotorreceptor se puede diferenciar si el dispositivo de exploración se encuentra en uno u otro lado de la marca de referencia. Se da a conocer también que la marca de referencia y las marcas de zona pueden estar situadas en una pista común.

Un dispositivo medidor de posición similar se conoce del documento EP 0 895 063 A1. Una marca de referencia y marcas de zona están dispuestas también aquí en una pista común. En la zona de transición de las marcas de zona está previsto un patrón para lograr la variación más rápida posible del nivel de señal de la señal de exploración.

Se ha demostrado que resulta problemático este tipo de diferenciación de zonas por medio del nivel de señal de esta señal de medición, ya que la distancia mutua entre los niveles es relativamente pequeña. Esta señal de medición se puede ver afectada fácilmente también por la suciedad parcial en la escala graduada, de modo que se detecta una posición errónea del dispositivo de exploración.

Por tanto, la invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo medidor de posición, en el que se puedan diferenciar de forma más segura varias zonas de medición al lado de la marca de referencia.

Este objetivo se consigue mediante un dispositivo medidor de posición con las características de la reivindicación 1.

45 En el documento EP 0 498 904 A1 se describe un dispositivo medidor de posición fotoeléctrico, en el que a las marcas de referencia están asignados en cada caso varios campos de rejilla, a partir de los que se puede derivar un código binario para la marca de referencia correspondiente. Los campos de rejilla no pueden diferenciar zonas al lado de la marca de referencia.

Configuraciones ventajosas de nuestra invención se dan a conocer en las reivindicaciones dependientes.

El dispositivo medidor de posición, configurado según la invención, tiene en especial la ventaja de que es relativamente alta la seguridad para diferenciar inequívocamente si el dispositivo de exploración se encuentra en uno 55 u otro lado de la marca de referencia. La seguridad contra interferencias se ha elevado.

Con ayuda de un ejemplo de realización se explica detalladamente a continuación la invención por medio de los dibujos.

Muestran:

Fig. 1 una representación esquemática en corte de un dispositivo medidor de posición;

Fig. 2 la vista en planta de la escala graduada del dispositivo medidor de posición según la figura 1;

65 Fig. 3 la vista en planta de la disposición de fotorreceptores; Fig. 4 la vista en planta de la placa de exploración;

Fig. 5 la trayectoria de rayos de exploración en la zona de la marca de referencia;

Fig. 6 señales de marca de referencia;

Fig. 7 la trayectoria de rayos de exploración en un lado de la marca de referencia;

Fig. 8 la trayectoria de rayos de exploración en el otro lado de la marca de referencia;

Fig. 9 una disposición de circuito;

Fig. 10 la señal de zona; y Fig. 11 la señal de límite.

La figura 1 muestra un dispositivo medidor de posición fotoeléctrico incremental en forma de un dispositivo de medición de longitud con una escala graduada 1 que se puede desplazar relativamente respecto a un dispositivo de exploración 2 en la dirección de medición X. Sobre la escala graduada 1 está situada en una primera pista una graduación de medición incremental periódica 3 y en una segunda pista, una marca de referencia 4, así como marcas de zona 5 y 6. Para la exploración fotoeléctrica de la escala graduada 1, el dispositivo de exploración 2 comprende una fuente de luz 7, cuya luz se concentra mediante un colimador 8 y se dirige hacia la escala graduada 1 a través de una placa de exploración 9. La luz, que incide en la escala graduada 1, se refleja en la graduación de medición 3, en la marca de referencia 4 y en las marcas de zona 5 y 6 en dependencia de la posición e incide en una disposición de fotorreceptores 10. La escala graduada 1 está representada en la figura 2 en una vista en planta y la disposición de fotorreceptores 10, en la figura 3. En las figuras 5, 7 y 8 está representada la forma en que se influye sobre la luz en dependencia de la posición en las zonas individuales 4, 5 y 6.

Un haz de rayos de exploración 11, que incide en la rejilla reflectante de fase 3, se modula en dependencia de la posición al difractarse en distintos haces de rayos parciales que se hacen interferir entre sí a continuación y que inciden en los tres fotorreceptores 111, 112, 113 que mediante un principio de exploración interferencial generan de forma conocida señales de medición periódicas análogas M1, M2, M3 que están desfasadas entre sí y a partir de las que se pueden generar de manera conocida señales de conteo de alta resolución por interpolación.

Un haz de rayos de exploración 12 se desvía en la zona de la marca de referencia 4 desde los campos reflectantes de la marca de referencia 4 hacia la placa de exploración 9. La placa de exploración 9 presenta en la zona, en la que incide esta luz reflejada, un campo de exploración 13 compuesto de una rejilla aperiódica con campos transparentes 13.1 y campos de desviación transversal 13.2 (figura 4) . Como la luz atraviesa este campo 13 tanto al dirigirse hacia la escala graduada 1 como al retroceder de ésta, se produce una división transversal. Mediante la selección adecuada de los parámetros de rejilla se puede generar una señal de marca de referencia en contrafase R1 a partir de la luz que llega al receptor 131 (figura 6) . Otra parte se desvía hacia primeros órdenes transversales y uno de estos se detecta con el fotorreceptor 132, generándose así una señal de marca de referencia en fase R2. Una señal de marca de referencia resultante R se genera por superposición (R = R2-R1) de la señal de marca de referencia en fase R2 con la señal de marca de referencia en contrafase R1. La configuración de la placa de exploración 9 para 45 explorar la marca de referencia 4 está representada en la figura 4 y la trayectoria de rayos de exploración, en la figura 5. Este principio de exploración se explica detalladamente en el documento EP 0 669... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo medidor de posición con una escala graduada (1) y un dispositivo de exploración (2) móvil relativamente respecto a ésta en dirección de medición (X) , en el que -la escala graduada (1) presenta una graduación de medición (3) y se pueden generar señales periódicas de medición (M1, M2, M3) mediante la exploración de la graduación de medición (3) , -la escala graduada (1) presenta al menos una marca de referencia (4) y se puede generar una señal de marca de referencia (R1, R2) mediante la exploración de la marca de referencia (4) , -la escala graduada (1) presenta marcas de zona (5, 6) explorables ópticamente y mediante la exploración fotoeléctrica de las marcas de zona (5, 6) con un haz de rayos de exploración (12) se puede generar una señal de zona (B) , con cuya característica se pueden diferenciar varias zonas de medición (5, 6, 50, 60) al lado de la marca de referencia (4) , caracterizado por que -las marcas de zona son elementos (5, 6) de desviación ópticamente diferente, que el haz incidente de rayos de exploración (12) desvía hacia diferentes fotorreceptores (131, 133, 134) en la pluralidad de zonas de medición (5, 6, 50, 60) .

2. Dispositivo medidor de posición según la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos de desviación 20 óptica son rejillas (5, 6) con diferentes parámetros de rejilla.

3. Dispositivo medidor de posición según la reivindicación 2, caracterizado por que la graduación de medición (3) , la marca de referencia (4) y las marcas de zona (5, 6) son rejillas de fase.

4. Dispositivo medidor de posición según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que las marcas de zona (5, 6) y la marca de referencia (4) están dispuestas en una pista común.

5. Dispositivo medidor de posición según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los diferentes fotorreceptores (131, 133, 134) están dispuestos de modo que un haz de rayos de exploración (12) , que incide sobre la marca de referencia (4) , está dirigido asimismo hacia al menos uno de estos fotorreceptores (131; 133, 134) .

6. Dispositivo medidor de posición según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la señal de zona (B) se puede diferenciar si el dispositivo de exploración (2) se encuentra en el primer o en el segundo lado 35 de la marca de referencia (4) al estar configurada la marca de zona (5) en el primer lado de la marca de referencia (4) de tal modo que el haz incidente de rayos de exploración (12) incide en un primer fotorreceptor (131) y al estar configurada la marca de zona (6) en el segundo lado de la marca de referencia (4) de tal modo que el haz incidente de rayos de exploración (12) incide en al menos un segundo fotorreceptor (133, 134) .

7. Dispositivo medidor de posición según la reivindicación 6, caracterizado por que la marca de zona (5) está configurada de manera reflectante o transparente en el primer lado de la marca de referencia (4) y la marca de zona (6) está configurada como rejilla de difracción en el segundo lado de la marca de referencia (4) .

8. Dispositivo medidor de posición según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la escala 45 graduada (1) presenta zonas límites (50, 60) , estando formadas las zonas límites (50, 60) mediante la variación parcial del efecto óptico de las marcas de zona (5, 6) .

9. Dispositivo medidor de posición según la reivindicación 8, caracterizado por que las zonas límites (50, 60) están formadas mediante el recubrimiento parcial de las marcas de zona (5, 6) . 50

10. Dispositivo medidor de posición según la reivindicación 9, caracterizado por que para formar las zonas límites (50, 60) está colocado respectivamente un diafragma (51, 61) en las marcas de zona (5, 6) .

11. Dispositivo medidor de posición según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se

55 puede generar al menos una señal de marca de referencia (R1, R2) mediante la exploración fotoeléctrica de la marca de referencia (4) y se puede generar una segunda señal de exploración (B1) mediante la exploración fotoeléctrica de las marcas de zona (5, 6) respectivamente por el primer fotorreceptor (131) y por el al menos segundo fotorreceptor (133, 134) , estando combinadas estas señales (R1, B1) en una unidad de evaluación de acuerdo con una primera regla de enlace para formar una señal de zona (B) y estando combinadas para formar una 60 señal de límite (L) de acuerdo con una segunda regla de enlace distinta de ésta.