Investigacion de campo

8º CONGRESO IBEROAMERICANO DE INGENIERIA MECANICA
Cusco, 23 al 25 de Octubre de 2007

INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE MONTAJE EN EL ERROR DE MEDIDA DE LOS CODIFICADORES ÓPTICOS LINEALES DEBIDO A LA VIBRACIÓN
López, J.*, Artés, M.*, Alejandre, I.º *Departamento de Mecánica. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED.)C/ Juan delRosal, 12. Ciudad Universitaria. 28040 Madrid, España. ºFagor Hometek S. Coop., Barrio de San Andrés,18. 20500 Mondragón, Guipúzcoa, España. *e-mail: jlopez@ind.uned.es, martes@ind.uned.es, ialejandre@fagorelectrodomesticos.com

RESUMEN Los codificadores ópticos lineales (“encoders”) son dispositivos muy utilizados en máquinas-herramienta, posicionadores y microposicionadores, máquinas de medirpor coordenadas, robots, bancos de ensayo y otra maquinaria. La precisión de los codificadores ópticos lineales se ve afectada grandemente por los niveles de vibración de la máquina-herramienta en la que están montados y por las condiciones de montaje, incluso cuando dichos instrumentos han superado los ensayos ambientales establecidos por las normas internacionales. En el presente trabajo serealiza un estudio comparado de la pérdida de precisión de un “encoder” en diferentes condiciones de montaje (dos posiciones perpendiculares y diversos sistemas de sujeción.) La metodología propuesta se basa en la utilización de un método para evaluar la pérdida de precisión del dispositivo producida por la vibración con el que se obtiene un diagrama final de precisión frente a frecuencia que permitecomparar el comportamiento del “encoder” en las diferentes condiciones de montaje y efectuar las correspondientes recomendaciones con el fin de obtener una mayor precisión de la medida.

PALABRAS CLAVE:

Codificadores, vibraciones, máquinas-herramienta.

INTRODUCCIÓN Los codificadores ópticos lineales (encoders) son dispositivos de medida de posición de elevada precisión y resolución. Estosdispositivos son muy utilizados en máquinas-herramienta, posicionadores y microposicionadores, máquinas de medir por coordenadas, robots, bancos de ensayo y otra maquinaria. Dentro de las tecnologías que se aplican en estos dispositivos, la más utilizada es la que se basa en el efecto “moiré” de franja infinita [1] para lo cual se superponen dos retículas. Los dispositivos basados en el fenómenomoiré constan de una fuente de luz, las dos retículas citadas y un conjunto de sensores ópticos. Cuando las franjas opacas de la primera retícula ocupan los espacios de la segunda retícula, el paso de luz es mínimo; por el contrario, cuando las franjas opacas de ambas retículas se superponen, el paso de luz es máximo. El desplazamiento relativo de las retículas (el movimiento que se deseacuantificar) se mide contando el número de pasos por máximos y mínimos de intensidad de luz, pudiendo llevarse a cabo interpolaciones. Físicamente, las retículas van grabadas sobre piezas de vidrio (Fig. 1.) La primera, llamada normalmente “regla”, tiene la longitud correspondiente al curso máximo que se desea medir; la segunda tiene unas dimensiones mucho más reducidas y se conoce habitualmente como“cabeza lectora”. Para protegerlas de la suciedad, ambas se sitúan dentro de un perfil de aluminio. La fijación del “encoder” óptico lineal en la máquina se lleva a cabo mediante atornillado, bien en los extremos o bien a lo largo de toda su longitud a distancias definidas.
Led Cabeza lectora Vidrio grabado

Retícula

Marcas de referencia

Fotodiodos

Fig. 1: Esquema de codificador óptico linealbasado en el efecto moiré de franja infinita Aunque la resolución de estos codificadores ópticos lineales puede ser muy elevada, del orden de nanómetros utilizando interpolación electrónica o de software, la precisión suele ser del orden de micrómetros y está muy influenciada por diversos factores externos como son los cambios de temperatura, la deformación o la vibración [2]. Por lo que se...