Unidad de muestreo de una instalación de medición de la posición.

Unidad de muestreo de una instalación de medición de la posición para el muestreo de una división de medición (8) de una escala (3),

con al menos un componente eléctrico (7.1, 7.2, 7.3) generador de calor en un espacio interior (15.1, 15.2, 15.3) de la unidad de muestreo (10.1, 10.2, 10.3); con un cuerpo de base (11.1, 11.2, 11.3, 11.4), que se puede montar fijamente en un objeto a medir (1), y en el que el cuerpo de base (11.1, 11.2, 11.3, 11.4) entra en contacto con una primera superficie de contacto (111.1, 111.2, 111.3, 111.4, 111.5) en un primer lugar (1.11, 1.12) del objeto a medir (1), y con un elemento de contacto (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5) con una segunda superficie de contacto (121.1, 121.2, 121.3, 121.4, 121.5), que entre en contacto durante el montaje del cuerpo de base (11.1, 11.2, 11.3, 11.4) en un segundo lugar (1.2) del objeto a medir (1), en la que la segunda superficie de contacto (121.1, 121.2, 121.3, 121.4, 121.5), está configurada elástica flexible y la primera superficie de contacto (111.1, 111.2, 111.3) está retraída frente a la segunda superficie de contacto (121.1, 121.2, 121.3) en el estado no montado, y porque está previsto un elemento conductor de calor (13.1, 13.2, 13.3) entre el componente eléctrico (7.1, 7.2, 7.3) y el elemento de cotnacto (12.1, 12.2, 12.3), que está configurado elásticamente y entra en contacto, por una parte, con el componente eléctrico (7.1, 7.2, 7.3) y, por otra parte, con el elemento de contacto (12.1, 12.2, 12.3) para formar una trayectoria de conducción de calor (13.1, 13.2, 13.2), que está diseñada para transmitir el calor generado en el componente eléctrico (7.1, 7.2, 7.3) desde el espacio interior (15.1, 15.2, 15.3) de la unidad de muestreo (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) hacia el elemento de contacto (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5).

Unidad de muestreo de una instalación de medición de la posición La invención se refiere a una unidad de muestreo de una instalación de medición de la posición.

Las instalaciones de medición de la posición, como se describen en el documento US 2004/0263846 A1, sirven para la medición de longitudes así como para el pesaje y se emplean especialmente en máquinas de procesamiento para la medición del movimiento relativo de una herramienta con respecto a una pieza de trabajo a mecanizar, en máquinas de medición de coordenadas y cada vez más también en la industria de semiconductores para el posicionamiento de obleas.

Los requerimientos planteados a las instalaciones de medición de la posición son cada vez mayores, se requiere constantemente una resolución más elevada así como una exactitud y una reproducibilidad más altas de la medición de la posición. En este caso debe estar presente una estructura mecánica compacta así como una generación del valor de medición y una transmisión del valor de medición sencillas.

Una estructura compacta y una generación del valor de medición y una transmisión del valor de medición a prueba de averías condicionan la integración de cada vez más componentes eléctricos en la unidad de muestreo. De esta manera, a tal fin, se emplean chips sensores, en los que está dispuesta en un espacio mínimo una matriz de sensores de muestreo, por ejemplo detectores foto sensibles a escala detectable con luz eléctrica, así como medios de procesamiento de señales como por ejemplo convertidores A/D, amplificadores, microprocesadores e interfaces. Adicionalmente, la división de medición a explorar por la unidad de muestreo de la instalación de medición de la posición es cada vez más fina y la velocidad de desplazamiento de la unidad de muestreo frente a la escala es cada vez más alta, lo que conduce a una elevación considerable de la frecuencia de las señales de muestreo, que deben procesarse por los medios de procesamiento de señales. Los amplificadores necesarios para este procesamiento general relativamente mucho calor. De ello resulta una generación multiplicada del calor en la unidad de muestreo. Este caso influye, por una parte, en los componentes eléctricos propiamente dichos de manera negativa, puesto que se reduce la duración de vida útil y los datos característicos se modifican con el tiempo. El calor influye, por otra parte, también negativamente en la mecánica de la unidad de muestreo, puesto que los componentes de la unidad de muestreo se dilatan en una manera indefinida, lo que puede conducir a inexactitudes en la medición.

Principios para la solución de este problema se encuentran, por ejemplo, en el documento DE 24 27 725 A1. Para disipar el calor de componentes eléctricos en una instalación de medición de ángulos se requiere que la pestaña de la instalación de medición de ángulos se conecte bien en contacto de transmisión de calor con una máquina herramienta.

De acuerdo con el documento US 6 084 234 A, para la disipación del calor está prevista una conexión conductora de calor entre los componentes generadores de calor y una pared exterior de la instalación de medición de ángulos.

El documento US 4 988 212 A muestra una unidad de muestreo de una instalación de medición de la posición, en la que para la disipación de calor se conecta el componente generador de calor a través de una conexión conductora de calor con el cuerpo de base.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de indicar una unidad de muestreo, con la que se puede conseguir una exactitud de medición alta.

Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención por medio de las características de la reivindicación 1.

Con la invención se posibilita una estructura compacta de una unidad de muestreo, pudiendo alcanzarse también una exactitud de medición alta y una medición reproducible de la posición.

En las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones ventajosas de la invención.

Es especialmente ventajoso que la segunda superficie de contacto esté configurada elástica flexible. A tal fin, la segunda superficie de contacto forma parte de una chapa de resorte, que está configurada de manera que se puede desviar elásticamente en la dirección del segundo lugar del objeto a medir. De manera alternativa a ello, la segunda superficie de contacto o bien el elemento de contacto pueden estar dispuestos de manea flexible en el cuerpo de base a través de medios elásticos. Estos medios elásticos pueden ejercer al mismo tiempo la función de la obturación entre el elemento de contacto y el cuerpo de base.

La segunda superficie de contacto es con preferencia un componente de una tapa desmontable, que cubre el espacio interior de la unidad de muestreo.

La primera superficie de contacto está retraída en el estado montado frente a la segunda superficie de contacto. De esta manera, la primera superficie de contacto solamente contacta con el objeto a medir después de que la segunda

superficie de contacto ha establecido ya contacto con el objeto a medir.

Con preferencia, el elemento de contacto está dispuesto aislado de calor frente al cuerpo de base, de manera que el calor a disipar no es transmitido sobre el cuerpo de base.

La trayectoria de conducción del calor desde el componente eléctrico generador de calor hacia el elemento de contacto comprende con preferencia un elemento conductor de calor, que está configurado elásticamente. Con preferencia, también está aislado eléctricamente. Este elemento conductor de calor está dispuesto, en particular empotrado, entre el componente eléctrico generador de calor y el elemento de contacto. El elemento conductor de calor contacta en este caso, por una parte, con el componente eléctrico y, por otra parte, con el elemento de contacto con efecto de transmisión de calor.

La placa de muestreo, que codetermina la exactitud de la medición de la posición, está fijada con preferencia en el cuerpo de base.

A continuación se explica la invención en detalle con la ayuda de ejemplos de realización. En este caso:

La figura 1 muestra una representación en perspectiva de una instalación de medición de la longitud con una unidad de muestreo.

La figura 2 muestra la unidad de muestreo de acuerdo con la figura en la sección A-A.

La figura 3 muestra la unidad de muestreo según la figura 1 en la sección A-A, en el estado montado en un objeto a medir.

La figura 4 muestra una representación de principio de una segunda unidad de muestreo en la sección transversal.

La figura 5 muestra una representación de principio de una tercera unidad de muestreo en la sección transversal.

La figura 6 muestra una representación esquemática de un montaje de una unidad de muestreo en un objeto a medir, y La figura 7 muestra otra representación esquemática de un montaje de una unidad de muestreo en un objeto a medir.

La invención se representa en las figuras en el ejemplo de una instalación de medición óptica de la longitud, con la que debe medirse la posición relativa de dos objetos 1 y 2 desplazables entre sí en la dirección de medición X. En este caso, se explora una escala 3 por una unidad de muestreo 10 móvil con relación a la escala 3 en la dirección de medición X. La escala 3 presenta una división de medición 8, que es explorada por la unidad de muestreo 10 en la luz incidente. A continuación se explican en detalle diferentes variantes de unidades de muestreo 10 configuradas de acuerdo con la invención. Las diferentes variantes de las unidades de muestreo se identifican a continuación con el signo de referencia 10 y con el número de la variante respectiva como índice.

En las figuras 1 a 3 se representa una primera variante de una unidad de muestreo 10.1. La unidad de muestreo 10.1 comprende una unidad de iluminación no representada, que emite un haz de luz, que incide sobre la escala 3, allí es reflejado por la división de medición 8 y se extiende, además, a través de una placa de muestreo 4.1 y finalmente incide sobre sensores de muestreo 5.1 foto sensibles. El haz de la unidad de muestreo 10 es modulada en este caso por la división de medición 8 en la escala 3 en función de la posición. La placa de muestreo 4.1 presenta de manera conocida una división de muestreo adaptada al haz de luz generado.

Los sensores de muestreo 5.1, configurados, por ejemplo, como Opto-Asic, se encuentran sobre una placa de circuito impreso 6.1. Sobre la placa de circuito impreso 6.1 se encuentran otros componentes eléctricos para el procesamiento de las señales de muestreo, por ejemplo convertidores A/D, amplificadores 7.1, microprocesadores o bien unidades... [Seguir leyendo]

1. Unidad de muestreo de una instalación de medición de la posición para el muestreo de una división de medición (8) de una escala (3) , con al menos un componente eléctrico (7.1, 7.2, 7.3) generador de calor en un espacio interior (15.1, 15.2, 15.3) de la unidad de muestreo (10.1, 10.2, 10.3) ; con un cuerpo de base (11.1, 11.2, 11.3, 11.4) , que se puede montar fijamente en un objeto a medir (1) , y en el que el cuerpo de base (11.1, 11.2, 11.3, 11.4) entra en contacto con una primera superficie de contacto (111.1, 111.2, 111.3, 111.4, 111.5) en un primer lugar (1.11, 1.12) del objeto a medir (1) , y con un elemento de contacto (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5) con una segunda superficie de contacto (121.1, 121.2, 121.3, 121.4, 121.5) , que entre en contacto durante el montaje del cuerpo de base (11.1, 11.2, 11.3, 11.4) en un segundo lugar (1.2) del objeto a medir (1) , en la que la segunda superficie de contacto (121.1, 121.2, 121.3, 121.4, 121.5) , está configurada elástica flexible y la primera superficie de contacto (111.1, 111.2, 111.3) está retraída frente a la segunda superficie de contacto (121.1, 121.2, 121.3) en el estado no montado, y porque está previsto un elemento conductor de calor (13.1, 13.2, 13.3) entre el componente eléctrico (7.1, 7.2, 7.3) y el elemento de cotnacto (12.1, 12.2, 12.3) , que está configurado elásticamente y entra en contacto, por una parte, con el componente eléctrico (7.1, 7.2, 7.3) y, por otra parte, con el elemento de contacto (12.1, 12.2, 12.3) para formar una trayectoria de conducción de calor (13.1, 13.2, 13.2) , que está diseñada para transmitir el calor generado en el componente eléctrico (7.1, 7.2, 7.3) desde el espacio interior (15.1, 15.2, 15.3) de la unidad de muestreo (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) hacia el elemento de contacto (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5) .

2. Unidad de muestreo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la segunda superficie de contacto (121.1, 121.2, 121.3, 121.4, 121.5) , está configurada como chapa de resorte, que está configurada de manera que se puede desviar elásticamente en la dirección del segundo lugar (1.2) del objeto a medir (1) .

3. Unidad de muestreo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la segunda superficie de contacto (121.2) está dispuesta elástica con la ayuda de medios de resorte (16.2) en el cuerpo de base (11.2) .

4. Unidad de muestreo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la segunda superficie de cotnacto (121.1, 121.2, 121.3, 121.4, 121.5) , es componente de una tapa desmontable, que cubre el espacio interior (15.1, 15.2, 15.3) de la unidad de muestreo (101, 10.2, 10.3) .

5. Unidad de muestreo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de contacto (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5) está dispuesto aislado térmicamente frente al cuerpo de base (11.1, 11.2, 11.3, 111.4) .

6. Unidad de muestreo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el cuerpo de base (11.1, 11.2, 11.3) está fijada una placa de muestreo (4.1, 4.2, 4.3) .