ES2238032T3 - Detector de posicion inductivo. - Google Patents
Detector de posicion inductivo.Info
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Abstract
Un detector de posiciones (1) que consta de un primer componente (9), un segundo componente (10), un transductor, al menos un transformador de señales de analógicas a digitales (155, 110), y al menos un procesador de señales digitales (500), en el que: El primer componente (9) lleva un conjunto de elementos (2) de material magnético dispuestos en una fila uno junto a otro, con un eje central en contacto uno con otro y con un movimiento limitado relativo, en el que la dimensión del conjunto varía en dirección perpendicular al eje central; El primer y el segundo componentes (9, 10) son relativamente móviles en dirección paralela al eje central; El segundo componente (10) lleva el transductor; El transductor consta de un sistema de transmisión y percepción (7, 6), estando dispuesto el sistema de transmisión (7) para crear un campo magnético a través del conjunto de elementos (2), y constando el sistema de percepción (6) de al menos una bobina de captación contigua al conjunto de elementos (2)y que está dispuesta para detectar las variaciones del campo magnético que se producen durante el movimiento relativo entre el primer y el segundo componentes (9, 10), como resultado de la variación de la distancia entre la bobina de captación (6) o cada una de ellas y el borde del conjunto de elementos (2) más próximo a la bobina de captación (6) o cada una de ellas, en el que la bobina de captación (6) o cada una de ellas emite una señal analógica cuya amplitud es característica de la posición relativa del primer y el segundo componentes.
Description
Detector de posición inductivo.
En la moderna maquinaria de producción, como las
máquinas herramientas, es necesario tener detectores de posición
precisos para medir y fabricar piezas grandes con exactitud. Es
frecuente que dicha maquinaria sea grande y pesada, y requiera el
uso de detectores de posición grandes y precisos, siendo difícil su
fabricación y montaje exactos. Dichos detectores de posición
normalmente están instalados en dos componentes de la máquina
herramienta y facilitan información sobre el desplazamiento entre
los dos componentes. La presente invención está relacionada con las
mejoras de un detector de posición que se utiliza para medir el
desplazamiento relativo entre los dos componen-
tes.
tes.
En la tecnología se han utilizado diversos
dispositivos destinados a facilitar información sobre las
posiciones, por ejemplo, una señal eléctrica que varía con el
desplazamiento. Un dispositivo de este tipo puede verse en GB
1513567, en el que un primer componente que lleva una fila de bolas
se desplaza en relación con un segundo componente dotado de bobinas
de inducción electromagnética y bobinas de captación. Las bobinas de
inducción inducen un campo magnético a lo largo de la línea de
contacto de las bolas y la salida de la señal desde las bobinas de
captación depende de la posición de las bolas. El desplazamiento
relativo entre el primer y el segundo componentes da lugar al
movimiento de las bolas alrededor de las bobinas de captación,
emitiendo así una señal que varía con el desplazamiento. En dicho
dispositivo, debe contarse el número de períodos de la señal para
calcular el desplazamiento relativo.
Pese al éxito comercial obtenido por el
dispositivo presentado en GB 1513567, su resolución es limitada y no
puede llevar a cabo una calibración o un autodiagnóstico
automáticos. Por añadidura, este detector de posición de una
tecnología anterior genera señales no normalizadas que requieren un
equipo diseñado por el fabricante original de los detectores,
normalmente conocido como OEM, para descodificar las señales y
facilitar así la información sobre las posiciones.
La calibración de los dispositivos de la
tecnología anterior, como la de GB 1513567, la lleva a cabo un
operario experimentado. En general, tras la fabricación y el montaje
del dispositivo y antes de su puesta en servicio, se compara la
precisión del mismo con un dispositivo estándar, ajustándose para
reducir al mínimo las desviaciones. Este ajuste se realiza con
potenciómetros manuales dentro del dispositivo.
Una vez en servicio, la recalibración es difícil.
Además, los dispositivos no pueden autoajustarse para tener en
cuenta las fluctuaciones en la señalización debidas, por ejemplo, a
cambios en la temperatura ambiente, frecuencia operativa, o incluso
en las propiedades de los componentes del dispositivo con el tiempo.
Pese a que estas fluctuaciones pueden ser relativamente pequeñas,
afectan a la precisión del dispositivo. Otro inconveniente de los
dispositivos de una tecnología anterior es que no indican de
inmediato la necesidad de una recalibración, lo cual es
especialmente importante en cuanto a desviaciones pequeñas pero
significativas.
La frecuencia de funcionamiento determina la
resolución de los dispositivos de la tecnología anterior. Éstos
funcionan generalmente a una frecuencia relativamente baja de 1 kHz
(1000 ciclos por segundo). Aunque los dispositivos pueden funcionar
a frecuencias superiores y proporcionar resoluciones más altas,
necesitarían relojes con una frecuencia superior, que son más
costosos. Por añadidura, las frecuencias operativas mayores llevan a
un cambio en las propiedades magnéticas del sistema, lo que a su
vez, sin corrección, derivaría en mayores errores a la hora de medir
las posiciones.
Además, la interpolación de la señalización para
facilitar información sobre las posiciones sólo puede producirse una
vez por ciclo en los dispositivos de la tecnología anterior, lo cual
se debe a que éstos funcionan comparando el cambio de fases entre
las señales de accionamiento y de retorno, lo que se hace más
adecuadamente comparando la amplitud cero en la señalización. Dado
que la interpolación sólo puede producirse una vez por ciclo, por el
tamaño de las bolas y la frecuencia de funcionamiento normalmente
utilizada, la resolución de los dispositivos de la tecnología
anterior se limita a aproximadamente 2,5 \mum. Sin embargo, las
mejoras realizadas en la velocidad de funcionamiento de la
maquinaria de producción nos indican que, en determinados casos,
esta resolución es inadecuada. Es necesaria una resolución precisa
del orden de 1 \mum y menos.
Por consiguiente, la invención presenta un
detector de posiciones que consta de un primer componente, un
segundo componente, un transductor, al menos un transformador de
señales de analógicas a digitales, y al menos un procesador de
señales digitales, en el que:
el primer componente lleva un conjunto de
elementos de material magnético dispuestos en una fila uno junto a
otro, con un eje central en contacto uno con otro y con un
movimiento limitado, en el que la dimensión del conjunto varía en
dirección perpendicular al eje central;
el primer y el segundo componentes son
relativamente móviles en dirección paralela al eje central;
el segundo componente lleva el transductor;
el transductor consta de un sistema de
transmisión y percepción, estando dispuesto el sistema de
transmisión para producir un campo magnético a través del conjunto
de elementos, y constando el sistema de percepción de al menos una
bobina de captación contigua al conjunto de elementos y que está
dispuesta para detectar las variaciones en el campo magnético que se
producen durante el movimiento relativo entre el primer y el segundo
componentes, como resultado de la variación de la distancia entre
las bobinas de captación y el borde del conjunto de elementos más
próximo a las bobinas de captación, en el que la bobina de captación
o cada una de ellas emite una señal analógica cuya amplitud es
característica de la posición relativa del primer y el segundo
componentes;
el transformador de señales analógicas a
digitales o cada uno de ellos están dispuestos para recibir la señal
analógica desde la bobina de captación correspondiente y convertirla
en una señal digital;
y el procesador de señales digitales o cada uno
de ellos están dispuestos para recibir las señales digitales del
transformador de analógico a digital o cada uno de ellos, y
funcionan, a intervalos de muestreo predeterminados, para muestrear
las señales digitales y determinar la posición del primer componente
en relación con el segundo utilizando la variación de
características de la amplitud de señales con respecto a la posición
relativa del primer y el segundo componentes, dónde el procesador de
señales digitales está dispuesto para comparar las características
de la variación de la amplitud de señales con respecto a la posición
de las señales desde un primer juego de bobinas de captación, a las
características de la variación de la amplitud de señales con
respecto a la posición desde un segundo juego de bobinas de
captación, y ajustar las características de amplitud para producir
señales desde el primer y el segundo juegos de bobinas con unas
características de amplitud considerablemente iguales.
Preferentemente, la dimensión del conjunto
perpendicular al eje central varía con una pauta repetitiva a lo
largo del conjunto.
El procesador de señales digitales también puede
muestrear las señales a intervalos regulares predeterminados.
El sistema de transmisión está dispuesto
preferentemente para producir un campo magnético periódicamente
variable con respecto al tiempo. En esta representación favorita, el
procesador de señales digitales está dispuesto para muestrear las
señales de las bobinas de captación próximas a sus amplitudes
máximas con respecto al tiempo. Como alternativa, el procesador de
señales digitales puede disponerse para controlar y ajustar el
muestreo de las señales hasta amplitudes considerablemente próximas
a las máximas de las señales con respecto al tiempo.
En una representación favorita, el conjunto de
elementos consta de una serie de bolas esféricas idénticas de
material magnético dispuestas una junto a otra en contacto de
punta,
siendo el primer y el segundo componentes
relativamente móviles en dirección paralela a la línea de contacto
de punta entre las bolas,
constando el sistema de percepción de al menos
dos bobinas de captación situadas contiguas al conjunto de elementos
y separadas a lo largo del mismo,
y el procesador de señales digitales está
dispuesto para determinar la posición del primer componente en
relación con el segundo utilizando un cálculo matemático que
consiste en:
un valor del arco tangente de la relación de la
amplitud de una primera señal digital muestreada desde al menos una
bobina de captación y la amplitud de una segunda señal digital
muestreada desde al menos otra bobina de captación,
la amplitud relativa y las correspondientes
posiciones de las señales por encima o por debajo de un eje en torno
al cual las señales fluctúan,
y una constante, la constante determinada desde
una amplitud máxima de las señales con respecto a la posición, y la
dimensión de las bolas.
En esta representación, la amplitud máxima de las
señales con respecto a la posición viene preferentemente determinada
por los valores del conjunto de calibración. Como alternativa, la
amplitud máxima de las señales con respecto a la posición utilizada
en la constante del cálculo matemático se determina muestreando la
amplitud máxima de las señales con respecto a una posición en un
período de tiempo durante el servicio.
Es una ventaja que, en esta representación
favorita, el procesador de señales digitales esté dispuesto para
comparar la amplitud de las señales con respecto a una posición por
encima de un eje en torno al cual fluctúa la señal, a la amplitud de
la señal correspondiente por debajo del eje, y para ajustar las
amplitudes de las señales de manera que produzcan señales simétricas
con amplitudes considerablemente iguales por encima y por debajo del
eje.
Preferentemente, el transductor consta de:
al menos un juego de cuatro bobinas de captación
que están contiguas a la fila de bolas y separadas a lo largo de la
misma;
en el que el procesador de señales digitales está
dispuesto para medir los desequilibrios en los pares de señales
primero/tercero y segundo/cuarto, y ajustar las señales para reducir
el desequilibrio entre los respectivos pares de señales.
Como alternativa, en transductor consta de:
al menos un juego de cuatro bobinas de captación
que están contiguas a la fila de bolas y separadas a lo largo de la
misma;
y al menos un circuito de desequilibrio por cada
par de las bobinas de captación primera/tercera y segunda cuarta del
juego, estando dispuesto el circuito de desequilibrio para recibir
las señales de las bobinas de captación, y constando de un
potenciómetro dispuesto para recibir y ajustar las señales
analógicas de las bobinas de captación, y un circuito de
substracción;
en el que la primera bobina de captación del
juego está dispuesta para recibir una señal de menor amplitud que la
tercera bobina de captación del juego, y la cuarta bobina de
captación del juego está dispuesta para recibir una señal de menor
amplitud que la segunda bobina de captación del juego,
y el potenciómetro del primer/tercer pares de
bobinas de captación funciona para incrementar la amplitud de la
señal de la primera bobina de captación añadiendo una proporción de
la amplitud de la señal de la primera bobina de captación, y el
circuito de substracción funciona para sustraer la amplitud de la
señal de la tercera bobina de captación para proporcionar la primera
señal utilizada en el cálculo matemático,
y el potenciómetro del cuarto/segundo pares de
bobinas de captación funciona para incrementar la amplitud de la
señal de la cuarta bobina de captación añadiendo una proporción de
la amplitud de la señal de la cuarta bobina de captación, y el
circuito de substracción funciona para sustraer la amplitud de la
señal de la segunda bobina de captación para proporcionar la primera
señal utilizada en el cálculo matemático.
La invención también presenta un método para
determinar el desplazamiento del primer componente en relación con
el segundo componente del detector de posiciones anteriormente
descrito, que consta del muestreo de las señales digitales y utiliza
la variación de características de la amplitud de señales con
respecto a la posición relativa del primer y el segundo componentes
para determinar la posición relativa del primer y el segundo
componentes.
Preferentemente el método consiste en comparar
las características de la variación de la amplitud de señales con
respecto a la posición de las señales de un primer juego de bobinas
de captación, a las características de la variación de la amplitud
de señales con respecto a la posición de un segundo juego de bobinas
de captación, y ajustar las características de amplitud para
producir señales desde el primer y segundo juegos de bobinas con
características de amplitudes considerablemente iguales.
En la representación favorita en la que el
conjunto consta de una serie de bolas esféricas, el método consiste
en muestrear las señales de las bobinas de captación del transductor
a intervalos predeterminados,
calculando el valor del arco tangente de la
relación de la amplitud de una primera señal muestreada desde el
transductor hasta la amplitud de una segunda señal muestreada desde
el transductor,
determinando la amplitud relativa de cada una de
las señales muestreadas y su posición correspondiente por encima o
por debajo de un eje en torno al cual fluctúan,
y realizando un cálculo matemático para
determinar el desplazamiento relativo del primer al segundo
componentes utilizando el valor del arco tangente de la amplitud de
las señales muestreadas, la amplitud relativa y sus posiciones en
torno al eje, y una constante,
siendo determinada la constante desde la amplitud
máxima de las señales con respecto a la posición y también la
dimensión de las bolas.
En esta representación, preferentemente la
amplitud máxima de las señales con respecto a la posición se
determina a partir de los valores de ajuste de calibración.
Alternativamente, la amplitud máxima de las señales con respecto a
la posición utilizada en la constante del cálculo matemático se
determina a partir del muestreo de la amplitud máxima de las señales
con respecto a la posición en un período de tiempo durante el
servicio.
Es una ventaja que, en esta representación
favorita, la amplitud de las señales con respecto a la posición por
encima de un eje en torno al cual fluctúa la señal se compara con la
amplitud de la señal correspondiente debajo del eje, y se ajusta
para producir señales simétricas con amplitudes considerablemente
iguales por encima y por debajo del
eje.
eje.
En la representación favorita en la que el
sistema de transmisión está dispuesto para producir un campo
magnético periódicamente variable con respecto al tiempo, el método
consiste en muestrear las señales de las bobinas de captación
próximas a sus amplitudes máximas con respecto al tiempo.
Alternativamente, el muestreo de señales puede controlarse y
ajustarse a una muestra considerablemente próxima a las amplitudes
máximas de las señales con respecto al tiempo.
En la representación favorita, que consta al
menos de un juego de cuatro bobinas de captación que están colocadas
contiguas a la fila de bolas y separadas a lo largo de la misma, el
método consiste en medir los desequilibrios del primero/tercero y el
segundo/cuarto pares de señales, y reducir el desequilibrio entre el
respectivo par de señales.
Alternativamente, el desequilibrio de las señales
muestreadas se reduce dotando al transductor de al menos un juego de
cuatro bobinas de captación que están colocadas contiguas a la fila
de bolas y separadas a lo largo de la misma;
y al menos un circuito de desequilibrio para cada
par de la primera/ tercera y segunda/cuarta bobinas de captación del
juego, estando dispuesto el circuito de desequilibrio para recibir
las señales de las bobinas de captación, y constando de un
potenciómetro dispuesto para recibir y ajustar las señales
analógicas de las bobinas de captación, y un circuito de
substracción;
y constando de los pasos de disponer la primera
bobina de captación del juego para recibir una señal de menor
amplitud que la tercera bobina de captación del juego, y disponiendo
la cuarta bobina de captación del juego para recibir una señal de
menor amplitud que la segunda bobina de captación del juego,
incrementando la amplitud de la señal de la
primera bobina de captación utilizando el potenciómetro del
primer/tercer pares para añadir una proporción de la amplitud de la
señal de la primera bobina de captación, y utilizando el circuito de
substracción para sustraer la amplitud de la señal de la tercera
bobina de captación desde la primera señal de captación
incrementada, para facilitar la primera señal utilizada en el
cálculo matemático,
e incrementando la amplitud de la señal de la
cuarta bobina de captación utilizando el potenciómetro del
cuarto/segundo par para añadir una proporción de la amplitud de la
señal de la cuarta bobina de captación, y utilizando el circuito de
substracción para sustraer la amplitud de la señal de la segunda
bobina de captación de la cuarta señal de captación incrementada,
para facilitar la segunda señal utilizada en el cálculo
matemático.
La presente invención reconoce que la amplitud de
las señales detectadas por las bobinas de captación depende de la
distancia entre las bobinas de captación y el borde del conjunto de
elementos magnéticos más próximos a las bobinas de captación. Por lo
tanto, variando la dimensión del conjunto de elementos en una
dirección perpendicular a su eje central, puede determinarse una
relación de características entre la posición relativa de las
bobinas de captación y el conjunto y la amplitud de las señales
registradas por las bobinas de captación. Por lo tanto, a diferencia
de la tecnología previa, la presente invención no se basa en la
interpolación de la señalización eléctrica, sino que determina la
posición a partir de un cálculo matemático que define la relación de
características entre la amplitud de la señal y la posición relativa
del conjunto y las bobinas de captación. Así pues, la invención
puede presentar una resolución precisa del orden de 1 \mum o
menos.
Por supuesto, si se utiliza una corriente que
varía con el tiempo (por ejemplo, una señal sinusoidal) para inducir
el campo magnético a través del conjunto de elementos, la amplitud
de la señal registrada por las bobinas de captación depende de
cuándo se toma, en el tiempo, una muestra para determinar la
posición. Por lo tanto, existirá una relación de características
entre la posición y la amplitud de la señal para cada frecuencia de
muestreo.
La presente invención hace también que el
detector de posiciones realice la conversión de las señales en
información sobre posiciones una vez o más de una vez por ciclo
operativo, por lo que la resolución de la presente invención no está
únicamente dictada por la frecuencia operativa.
Por añadidura, el detector de posiciones puede
calibrarse mediante un proceso automático, sin la intervención de
un operario cualificado, pudiendo ajustarse también para tener en
cuenta las fluctuaciones en la señalización durante el servicio. Los
detectores de posición de la presente invención pueden además
indicar cuándo el dispositivo propiamente dicho no puede llevar a
cabo la recalibración en servicio, debiendo entonces intervenir la
mano del hombre.
A continuación describiremos detalladamente la
presente invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en
los cuales:
La Figura 1 es una perspectiva del detector de
desplazamiento o de posición de conformidad con la presente
invención;
La Figura 2 es un diagrama esquemático de la
disposición de un transmisor y las bobinas de captación, y las bolas
magnéticas utilizadas en la disposición que aparece en la Figura
1;
La Figura 3 es un diagrama de conjunto que
ilustra los circuitos y aparatos utilizados para procesar la señal
de tres detectores de una tecnología previa, uno por cada uno de los
tres ejes X, Y y Z;
La Figura 4a representa cómo las señales
recibidas desde las bobinas de captación de la Figura 2 varían con
la posición a lo largo de una bola del paso P;
La Figura 4b representa cómo se manipulan e
interpretan las señales recibidas en la presente invención;
La Figura 5 representa cómo se calcula el
desplazamiento en una tecnología previa;
La Figura 6 es un diagrama de conjunto que
representa los circuitos y aparatos utilizados para procesar la
señal en la presente invención.
La Figura 1 representa un detector apto para
utilizar con una máquina herramienta que emite una señal que es
periódica con el desplazamiento, y es del tipo presentado en
GB1513567, además del tema de la presente invención. Como podemos
apreciar, el dispositivo o detector 1 consta de una escala 9 y una
carcasa 10. La escala 9 se instala fija (directa o indirectamente)
al primer componente 50 de la herramienta, en tanto que la carcasa
10 se instala fija (directa o indirectamente) a un segundo
componente (que no aparece en la figura) de la máquina herramienta.
El detector 1 mide el desplazamiento relativo entre estos dos
componentes. Como ejemplo, el primer componente puede formar parte
de una máquina herramienta, mientras que el segundo puede ser la
pieza que se está mecanizando.
En esta disposición, la escala 9 se forma a
partir de un tubo 4 de un material no magnético con las bolas
magnéticas 2 alineadas en su interior. La escala 9 queda sujeta por
los soportes 3a y 3b en una relación fija con el primer componente
50. Las bolas 2 son esféricas, idénticas a las bolas de acero
situadas unas junto a otras en contacto de punta unas con otras en
línea recta, paralelas a la dirección del movimiento relativo entre
la escala 9 y la carcasa 10. Las bolas limitan el movimiento
relativo de una con otra. Dentro de la carcasa 10 hay bobinas de
transmisión 7 y de captación 6 (consulte la Figura 2).
Como vemos en la Figura 1, la escala 9 está
dispuesta para encajar dentro de un orificio tubular que se
encuentra en la carcasa 10. Con el fin de evitar la entrada de
suciedad en la carcasa 10, en cada extremo del orificio tubular
dentro de la misma hay un retén 5.
La Figura 2 representa la disposición de la
bobina de transmisión 7 y las bobinas de captación 6 dentro de la
carcasa 10. Como podemos apreciar, en torno a las bolas 2 se
encuentra la bobina transmisora 7 y una serie de bobinas de
captación 6 (6a, 6b, 6c, 6d). La bobina transmisora 7 y las bobinas
de captación 6 son coaxiales una con otra y también con una línea 8
que une los centros de las bolas. Las bolas 2 y las bobinas 6 y 7
son relativamente móviles en dirección paralela a la línea 8.
La bobina transmisora 7 consta de una serie de
porciones de la bobina transmisora 7' conectadas en serie. Asociada
a cada porción de la bobina transmisora 7' hay una porción de la
bobina de captación, por ejemplo, 6a1, 6b1, 6c1 ó 6d1. Cada bobina
de captación, por ejemplo la 6a, consta de una serie de porciones de
la bobina de captación, por ejemplo, 6a1, 6a2, 6a3, que están
conectadas juntas en serie, y separadas a intervalos de la longitud
o el paso P correspondiente al diámetro de las bolas 2.
La Figura 3 es un diagrama esquemático de los
circuitos electrónicos utilizados en una tecnología anterior en
relación con el detector que vemos en la Figura 1. El circuito
incluye un procesador principal 20, normalmente un procesador 80C31.
El procesador principal 20 está asociado con una Memoria de Acceso
Aleatorio (RAM) 23 no volátil que lleva una batería 41 que
suministrará energía en caso de avería en la red. Esta memoria no
volátil 23 conserva los datos de desplazamiento medidos. También hay
una Memoria Sólo de Lectura (ROM) 22 del programa para el
funcionamiento del procesador principal 20.
Hay un procesador del teclado/pantalla 24
conectado en serie al procesador principal 20 que también está
conectado a una pantalla 25 y a un teclado 26 y controla la entrada
y salida de los datos del teclado y la pantalla al procesador
principal 20.
Hay un puerto RS232 27 para la conexión a un
equipo externo, como un ordenador, y está conectado en serie al
procesador principal 20. Además de la pantalla 25, hay una pantalla
28 en la que se visualiza el desplazamiento medido en pulgadas o en
milímetros.
El procesador principal 20 emite una señal
horaria de 10,16 MHz de un oscilador 21. La salida del oscilador 21
es también la salida a un circuito divisor 29 que emite una señal
horaria de 5,08 MHz a un contador de bits 30 y a otro divisor 31. El
divisor 31 divide la señal horaria de 5,08 MHz en 5080 para emitir
una señal de 1 KHz a un generador de ondas sinusoidales 32 y a tres
equipos de acondicionamiento de señales 33, 34 y 35 de los ejes X, Y
y Z respectivamente (llevando cada eje un detector de desplazamiento
36, 37, 38). La salida del generador de ondas sinusoidales 32 es
también la entrada a cada uno de los equipos de acondicionamiento de
señales 33, 34 y 35. Los equipos de acondicionamiento de señales 33,
34 y 35 están conectados directamente a sus respectivos detectores
36, 37 y 38.
La salida de las señales de los detectores 36, 37
y 38 son entradas a sus respectivos equipos de acondicionamiento
únicos 33, 34 y 35 y esta señal se utiliza para detener el contador
de bits 30. El impulso de puesta en marcha del acondicionador de
bits 30 es la salida del divisor 31. La salida del contador de bits
30 es pues la entrada al procesador principal 20.
El procesador principal 20 también lleva una
fuente de alimentación 39 y un equipo de reajuste 40. Hay una línea
de selección de ejes 42 que conecta el procesador principal 20 a
cada equipo de acondicionamiento de señales 36, 37 y 38 para que el
procesador principal pueda seleccionar el eje para el que se mide el
desplazamiento. Así pues, la disposición puede controlar tres
detectores colocados mutuamente en perpendicular.
Ahora describiremos brevemente el funcionamiento
del circuito de una tecnología previa que aparece en la Figura 3. El
oscilador 21 emite una señal horaria de 10,16 MHz que está dividida
en una señal horaria de 5,08 MHz para la entrada al contador de bits
30. La señal de 5,08 MHz está dividida a su vez por el divisor 31
para emitir un impulso de referencia de 1 KHz para los equipos de
acondicionamiento de la señal 33, 34 y 35 y como un impulso de
inicio para el contador de bits. La señal horaria de 1 KHz se
utiliza para accionar un generador de ondas sinusoidales 32.
Cada uno de los equipos de acondicionamiento de
señales 33, 34 y 35 da salida a una señal sinusoidal de 1 KHz que se
aplica a las respectivas bobinas transmisoras 7. Así pues, cada
bobina transmisora 7 recibe una señal que produce un campo magnético
paralelo a la línea 8 de la Figura 2. La variación del campo
magnético que da como resultado un movimiento axial relativo entre
las bolas 2 y la carcasa 10 produce variaciones correspondientes en
las señales inducidas de cada una de las bobinas de captación 6a,
6b, 6c y 6d.
La parte superior de la Figura 4a representa la
amplitud variable de la salida A, B, C y D con una posición a lo
largo de una bola del paso P de la salida de la señal desde las
bobinas de captación 6a, 6b, 6c, 6d respectivamente. Posteriormente
comentaremos la Figura 4b en relación con la presente invención.
En la Figura 4a puede apreciarse que cada una de
las señales A, B, C y D tienen amplitudes que varían de forma
sinusoidal con el desplazamiento, el período de las cuales es P y
corresponde al diámetro de las bolas 2. Por añadidura, las ondas
sinusoidales A, B, C, D, no fluctúan en torno a la amplitud cero, es
decir, se desvían de cero. Normalmente las fluctuaciones son sólo un
6% de la desviación.
Cada una de las señales A, B, C y D están un
cuarto de paso desfasadas, lo cual se debe a que la separación entre
las bobinas de captación 6a, 6b, 6c y 6d es de un cuarto de paso de
bola P. Un procesador de señales (que no aparece en la figura)
dentro de los respectivos detectores 36, 37 y 38 sustrae la señal C
de la señal A y la señal B de la señal D para proporcionar las
formas de ondas periódicas A-C y D-B
que vemos en la parte inferior de la Figura 4a. Estas formas de
ondas representan la magnitud de la frecuencia de la señal de 1 KHz.
Por lo tanto, este procesador de señales demora la fase de la señal
A-C en 45º de la señal de 1 KHz y adelanta la fase
de la señal D-B en 45º de la señal de 1 KHz.
Así pues, las señales A-C y
D-B se suman para proporcionar una señal de fase
modulada, que es preferible a efectos prácticos. La señal resultante
es una forma de onda sinusoidal de amplitud constante para la que la
fase es directamente proporcional al desplazamiento relativo debido
al movimiento relativo de la escala 9 y la carcasa 10 (y, por lo
tanto, el primer y el segundo componentes de la máquina
herramienta). La señal sale de los detectores 36, 37 y 38 hasta los
respectivos equipos de acondicionamiento de señales 33, 34 y 35.
Los equipos de acondicionamiento de señales 33,
34 y 35 dan salida a un impulso de bits del eje cuando se determina
que la fase de la señal resultante está a un valor predeterminado
como 0º. Entonces, el impulso de bits del eje se utiliza para
detener el contador 30 que se ha puesto en marcha mediante un
impulso del divisor 31. La señal del divisor 31 es un impulso a 1
kHz que es la entrada al generador 32. Así pues, el contador de bits
30 presenta un valor de cuenteo que es directamente proporcional a
la diferencia de fases entre la señal de referencia de 1 kHz
generada por el generador de formas de ondas sinusoidales y la señal
resultante tras la suma del cambio de fases formada dentro de los
equipos de acondicionamiento de señales 33, 34 y 35.
En la Figura 5 vemos cómo el procesador principal
20 calcula el desplazamiento relativo en la tecnología anterior. La
salida del contador de bits 30 ofrece un cuenteo de bits que puede
representarse por una forma de onda en diente de sierra que varía
con el desplazamiento, como en la Figura 5a. El cuenteo de bits es
un valor entre 0 y 5079 y representa un desplazamiento de 0 a 12,7
mm cuando las bolas 2 tienen ½ pulgada ó 12,7 mm de diámetro. Por lo
tanto, cada bit representa 0,0025 mm. Sin embargo, puesto que el
cuenteo de bits se reajusta a 0 después de 12,7 mm de movimiento, el
procesador principal 20 debe contar cada transición de cuenteo de
bits, lo que se denomina un cuenteo de pasos y representa 12,7 mm de
desplazamiento relativo (Figura 5b). Cada 12,7 mm de desplazamiento
representa un incremento en el cuenteo de pasos. Además de los
cuenteos de bits y pasos, hay una desviación, lo que da una posición
relativa a un dato seleccionado y que, en este caso, tiene un valor
de entre 0 y -12,7 (Figura 5c). Así pues, el desplazamiento relativo
total entre el primer y el segundo componentes es:
Despl. rel.
[mm] = (bit x 0,0025) + (paso x 12,7) +
desviación
Así pues, es posible utilizar este método para
medir el desplazamiento relativo entre la escala 9 y la carcasa 10
contando el número de períodos de la forma de onda periódica del
detector 1.
Sin embargo, como hemos comentado anteriormente,
estos dispositivos tienen una resolución limitada y no pueden
realizar calibraciones o autodiagnósticos automáticos. Por
añadidura, estos detectores de posición de una tecnología anterior
generan señales no estándar que requieren un equipo diseñado por la
OEM para descodificar las señales y ofrecer así información sobre
las posiciones.
Por contraste, la presente invención presenta
detectores de posición con capacidad para realizar calibración y
autodiagnóstico automáticos, tienen una alta resolución y pueden
también generar señales industriales estándar que pueden ser
descodificadas por un equipo comercial.
La Figura 6 es un diagrama esquemático de los
circuitos empleados en el proceso de señales de la presente
invención. El conjunto de bobinas 100, que consta del transmisor y
las bobinas de captación, está representado de forma simplificada
para conseguir mayor claridad, y es como antes. Los circuitos sólo
aparecen para detectar el desplazamiento a lo largo de un único eje
de movimiento.
La bobina transmisora (que no aparece en la
figura), dentro del conjunto de bobinas 100, se activa desde un
amplificador de 200 a 10 kHz. Las señales A, B, C y D son como antes
en las que, por ejemplo, C se sustrae de A para producir la señal
A-C, y B se sustrae de D para producir
D-B, como hemos descrito anteriormente y puede verse
en la Figura 4a.
En la práctica es muy difícil producir el
conjunto de bobinas 100 de manera que las señales A y C estén
exactamente equilibradas, es decir, de manera que la amplitud de la
señal A sea igual a la señal C en la posición P/2. Así pues, se
necesita un circuito de desequilibrio, como se describe más
adelante. Por supuesto, si primero se transforman las señales
analógicas en señales digitales y a continuación se introducen en el
procesador 500, éste podría disponerse para realizar la manipulación
de las señales, como se describe más adelante, y sustituir así al
circuito de desequi-
librio.
librio.
Para explicar este desequilibrio, el conjunto 100
se dispone físicamente de manera que la señal inducida A sea menos
que C. A continuación, se añade una pequeña proporción de A, kA, al
punto de suma 300 (Figura 6), produciéndose así el resultado
A(1+k) -C. La fracción kA se genera utilizando un
potenciómetro de control digital 400. Esto se establece mediante un
enlace en serie del procesador principal 500.
De forma similar, se combinan las señales D y B
en el punto de suma 600 produciendo el resultado D(1+k') -B.
En este caso, la fracción k'D se genera utilizando un potenciómetro
de control digital 700.
Estas señales se amplifican mediante los
amplificadores 800 y 900 y se digitalizan mediante los
transformadores de analógico a digital 155 y 110, y a continuación
el procesador 500 las lee a través de los enlaces en serie 156. El
procesador 500 utiliza estos valores digitalizados para computar la
posición relativa del conjunto de bobinas 100 con respecto a las
bolas 2.
Como vemos en la Figura 4a, la señal idealizada
A-C adquiere la forma de una onda sinusoidal y se
define como Msin (2\Pid/P), dónde d es el desplazamiento real del
conjunto a lo largo del paso de bola P, y M representa la amplitud
máxima de la señal A-C. De modo similar, la señal
idealizada D-B adquiere la forma M' cos (2\Pid/P),
donde M' representa la amplitud máxima de la señal
D-B. La relación de la primera a la segunda de estas
dos señales, es decir, la relación de
(A-C)/(D-B), es M/M' tan
(2\Pid/P). Así pues, conociendo también el valor de la relación
M/M', es posible computar el valor del desplazamiento d, en un
momento dado, utilizando la función del arco tangente y el valor de
la amplitud de las señales A-C y D-B
en un momento dado, empleando la ecuación siguiente:
Haciendo de nuevo referencia a la Figura 4a,
cerca de las posiciones P/4 y 3P/4, el valor de la señal
D-B es bajo, tendiendo a cero. El valor de la
relación (A-C)/(D-B) es, por lo
tanto, muy alto. Si la relación
(A-C)/(D-B) es mayor que uno en
amplitud, conviene más utilizar la relación
(D-B)/(A-C) porque el algoritmo para
computar el arco tangente de un valor en la gama de -1 a +1 es una
simple serie de Taylor.
Si se pasa por alto el signo algebraico de la
relación, el valor está entre cero y uno, y el arco tangente, en la
gama de 0 a +\Pi/4. Esto puede verse en la Figura 4b mediante la
línea continua que representa el resultado de la conversión del arco
tangente de la relación en la gama de un paso de bola, es decir, el
valor del arco tangente (N/D), dónde D es el mayor de
(A-C) ó (D-B) y N es el menor.
Examinando los signos de las señales
A-C y D-B, puede determinarse el
cuadrante, 0 a P/4, P/4 a P/2, P/2 a 3P/4, ó 3/P4 a P. Por ejemplo,
como vemos en la Figura 4a, cuando las señales A-C y
D-B son positivas en el cuadrante 0 a P/4,
A-C es positiva y D-B es negativa en
el cuadrante P/4 a P/2. Por lo tanto, los cuadrantes pueden
diferenciarse.
Por añadidura, examinando las amplitudes
relativas de las señales A-C y D-B,
es posible determinar en qué mitad de cada cuadrante están colocadas
las bobinas de captación 6. Por ejemplo, como vemos en la Figura 4a,
en la primera mitad del cuadrante 0 a P/4, la amplitud de
D-B es mayor que A-C, invirtiéndose
en la segunda mitad del cuadrante 0 a P/4.
Esta información, junto con el valor del arco
tangente, se combina para presentar un valor único de la posición
del conjunto de bobinas 100 (y, por lo tanto, el segundo componente)
en cualquier paso de bola. Esto puede verse en la línea discontinua
de la Figura 4b.
Se toman muestras de las señales
A-C y D-B al menos una vez por
ciclo, a una velocidad de 10.000 muestras por segundo en un sistema
de 10 kHz (en comparación con las 1000 por segundo del sistema de 1
kHz de la tecnología anterior). Aunque pueden tomarse muestras casi
en cualquier punto del ciclo, excepto en los cruces cero, la
situación ideal es tomarlas en el pico (positivo o negativo) de cada
ciclo para obtener la señal máxima. Además, el método de conversión
anteriormente descrito sólo es válido, por supuesto, si las muestras
de las señales A-C y D-B se toman
simultáneamente.
Después de cada muestra, se lleva a cabo la
conversión anteriormente citada para dar una posición dentro de un
paso de bola. Comparemos esto con la posición anterior para
determinar la cantidad de movimiento, y el cambio de posición se
realiza antes de tomar la muestra siguiente. Es un cambio
incremental de la posición que se mide. A diferencia de los
dispositivos de la tecnología anterior, no hay equivalencia para el
cuenteo de pasos, aunque puede también crearse un valor de
desviación en el sistema.
Para que el cambio incremental de posición medido
sea correcto, se supone que el movimiento máximo entre conversiones
es menor que P/2. Este supuesto posibilita determinar la cantidad de
movimiento sin que sea necesario que haya equivalencia para el
cuenteo de pasos. Por ejemplo, si el detector de posiciones registra
desde la primera muestra que la posición está en 7P/8 (consulte la
Figura 4b) y a continuación, desde la segunda muestra, registra que
la posición es P/8, la única forma en que este cambio podría haber
ocurrido sin que el movimiento fuera más que P/2 es desplazando el
detector de posición a otra bola contigua, y no volviendo a lo largo
de la misma bola. En circunstancias más prácticas, este supuesto es
perfectamente aceptable.
La velocidad a la cual se transforman las señales
limita la velocidad o resolución máximas a las que puede funcionar
el detector de posición. En la tecnología anterior, la velocidad de
conversión viene únicamente dada por la frecuencia operativa y es,
en general, una vez por milisegundo (una vez por ciclo). Esto nos
da, con un detector de posición de pasos de 12,7 mm, una posible
velocidad máxima de la máquina de 6,35 m/s (determinada por (P/2) x
frecuencia). La técnica de conversión de la presente invención no
está dictada meramente por la frecuencia operativa y puede ser de
muchas veces por ciclo, siendo adecuada para máquinas con
velocidades de hasta 63,5 m/s. Sin embargo, la máxima velocidad
práctica puede estar limitada por la velocidad a la que pueden
transmitirse los datos.
La calibración del sistema de la presente
invención, es decir, la reducción al mínimo de los errores de
posición debidos a señales no idealizadas, puede llevarse a cabo
combinando los procedimientos siguientes. En primer lugar, se
establecen los puntos de muestra dentro de un ciclo (10 kHz) para
que coincidan con los picos de las formas de onda. En segundo, los
desequilibrios de las señales A a C y D a B se miden y reducen
utilizando los potenciómetros digitales 400 y 700, como hemos
descrito anteriormente. En tercero, se mide la diferencia de las
amplitudes máximas M y M' de las señales A-C y
D-B y se aplica un factor de corrección a la
conversión. Por último, se comprueba la posición calculada frente a
un desplazamiento estándar conocido.
Es posible llevar a cabo los tres primeros
procedimientos sin referencia a un desplazamiento estándar. Si no,
podrían recolocarse los puntos de muestra en un punto máximo. Se
fijan los potenciómetros digitales para que produzcan señales
simétricas A-C y D-B, es decir, con
las amplitudes de los máximos positivo y negativo iguales. Los
niveles M y M' son los valores picos medidos de las señales
A-C y D-B. Si el sistema está
diseñado para controlar continuamente estos niveles de señales, es
posible realizar continuamente correcciones, aunque debe tenerse en
cuenta el tiempo que se tarda en hacerlo. El objetivo de dichas
correcciones sería retornar la calibración, es decir, la corrección
de errores, a las condiciones existentes en el momento de la
calibración original. Mediante este método, pueden reducirse
enormemente los efectos del desplazamiento debidos a temperatura,
tiempo, frecuencia operativa y otros factores.
Los errores medidos pueden: a) almacenarse y
aplicarse continuamente para corregir las posiciones calculadas, o
b) determinarse una expresión matemática para aproximar y corregir
dichos errores.
Haciendo referencia al diagrama esquemático de la
Figura 6, el programa del procesador 500 se almacena en la memoria
no volátil 120. Los datos de calibración se almacenan también en
esta memoria, que es una memoria sólo de lectura (EEPROM),
reprogramable y que se puede borrar eléctricamente.
Los datos de las posiciones salen desde el
procesador 500 hasta los conductores de línea 130. Los datos de
salida normalmente adoptarán la forma de impulsos de cuadratura
A, B. Éste es un código Gray de 2 bits estándar industrial
para la transmisión de datos de posición incrementales. Cada cambio
de estado de las líneas de salida representa un cambio de posición
de una unidad de resolución, por ejemplo, 1 \mum, 2 \mum, 5
\mum ó 10 \mum. La dirección se determina por el orden en que
cambian las líneas. Por supuesto, también son posibles otros
formatos de datos.
Los datos pueden introducirse en el procesador
500 a través de receptores de línea 140, lo cual es necesario
durante el procedimiento de calibración y para descargar el programa
del procesador y otra información, por ejemplo, la resolución. Estos
datos se transmiten a la memoria 120 para ser almacenados. Los
conductores 130 y los receptores de línea 140 nunca se conectan
juntos porque comparten líneas comunes. Un bloque lógico del
cargador automático del programa 150 controla si los datos entran o
salen. La primera vez que se aplica energía al transductor, el
bloque lógico del cargador automático del programa 150 interroga a
la línea de entrada para determinar si se ha conectado un
dispositivo de programación/calibración, por ejemplo, un ordenador.
En caso afirmativo, se activan los receptores 140 y se descargan los
datos. Si no se detecta ningún dispositivo de
programación/calibración, el programa de la memoria 120 se carga y
se pone en marcha, es decir, funcionamiento normal.
Las fuentes de alimentación 160, el circuito de
reajuste de conexión 170 y el generador horario 180 llevan el
funcionamiento de los restantes circuitos.
El procesador 500 también genera datos digitales
que describen una onda sinusoidal a la frecuencia de accionamiento
de la bobina, 10 kHz. Estos datos se transmiten en serie a un
transformador de digital a analógico 190, que a continuación emite
la señal de entrada al amplificador de accionamiento de la bobina
200.
La invención puede modificarse sin partir del
campo de acción de la invención. Por ejemplo, el conjunto de bolas
magnéticas de la escala 9 podría sustituirse por una serie de
arandelas magnéticas dispuestas en serie con distintos diámetros.
Estas arandelas pueden presentar diversos espesores y tener los
bordes más próximos a las bobinas de captación planos o inclinados.
Sin embargo, los cojinetes de bolas presentan la ventaja de una
fácil fabricación, con altas tolerancias dimensionales, por lo que
resultan económicos.
En resumen, la invención presenta un detector de
posiciones cuya resolución no está únicamente dictada por la
frecuencia de funcionamiento y puede, por lo tanto, facilitar
información sobre las posiciones muchas veces por ciclo operativo.
La invención ofrece además un detector de posiciones que puede
calibrarse mediante un proceso automático, sin que intervenga ningún
operario cualificado. Por añadidura, el detector de posiciones puede
autoajustarse para tener en cuenta las fluctuaciones de las señales
en servicio y también ofrecer una indicación sobre cuándo el
dispositivo no puede llevar a cabo la recalibración en servicio,
siendo entonces necesaria la intervención del hombre. Los detectores
de posiciones generan además señales estándar industriales que no
dependen del equipo diseñado por el OEM para descodificarlas,
ofreciendo así información sobre las posiciones.
Claims (22)
1. Un detector de posiciones (1) que consta de un
primer componente (9), un segundo componente (10), un transductor,
al menos un transformador de señales de analógicas a digitales (155,
110), y al menos un procesador de señales digitales (500), en el
que:
El primer componente (9) lleva un conjunto de
elementos (2) de material magnético dispuestos en una fila uno junto
a otro, con un eje central en contacto uno con otro y con un
movimiento limitado relativo, en el que la dimensión del conjunto
varía en dirección perpendicular al eje central;
El primer y el segundo componentes (9, 10) son
relativamente móviles en dirección paralela al eje central;
El segundo componente (10) lleva el
transductor;
El transductor consta de un sistema de
transmisión y percepción (7, 6), estando dispuesto el sistema de
transmisión (7) para crear un campo magnético a través del conjunto
de elementos (2), y constando el sistema de percepción (6) de al
menos una bobina de captación contigua al conjunto de elementos (2)
y que está dispuesta para detectar las variaciones del campo
magnético que se producen durante el movimiento relativo entre el
primer y el segundo componentes (9, 10), como resultado de la
variación de la distancia entre la bobina de captación (6) o cada
una de ellas y el borde del conjunto de elementos (2) más próximo a
la bobina de captación (6) o cada una de ellas, en el que la bobina
de captación (6) o cada una de ellas emite una señal analógica cuya
amplitud es característica de la posición relativa del primer y el
segundo componentes (9, 10);
El transformador o cada uno de los
transformadores de señales de analógicas a digitales (155, 110)
están dispuestos para recibir la señal analógica desde la bobina de
captación correspondiente (6) para convertirla en una señal
digi-
tal;
tal;
Y el procesador o cada uno de los procesadores de
señales digitales (500) están dispuestos para recibir las señales
digitales del transformador o cada uno de los transformadores de
analógico a digital (155, 110), y funciona, a intervalos de muestreo
predeterminados, para muestrear las señales digitales y determinar
la posición del primer componente (9) en relación con el segundo
(10) utilizando la variación de características de amplitud de
señales con respecto a la posición relativa del primer y el segundo
componentes (9, 10); dónde el procesador o cada uno de los
procesadores de señales digitales (500) están dispuestos para
comparar las características de la variación de la amplitud de
señales con respecto a la posición de las señales desde un primer
juego de bobinas de captación (6), a las características de la
variación de amplitud de señales con respecto a la posición desde un
segundo juego de bobinas de captación (6), y ajustar las
características de amplitud para producir señales desde el primer y
el segundo juego de bobinas (6) con unas características de amplitud
considerablemente iguales.
2. Un detector de posiciones, como se reivindica
en la reivindicación 1, en el que la dimensión del conjunto
perpendicular al eje central varía con una pauta repetida a lo largo
del conjunto.
3. Un detector de posiciones, como se reivindica
en la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en el que el
procesador de señales digitales o cada uno de ellos (500) muestrea
las señales a intervalos regulares predeterminados.
4. Un detector de posiciones, como se reivindica
en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el
sistema de transmisión (7) está dispuesto para producir un campo
magnético periódicamente variable con respecto al tiempo.
5. El detector de posiciones de la reivindicación
4, en el que el procesador de señales digitales (500) o cada uno de
ellos está dispuesto para muestrear las señales de las bobinas de
captación (6) considerablemente cerca de sus amplitudes máximas con
respecto al tiempo.
6. El detector de posiciones de la reivindicación
4, en el que el procesador de señales digitales (500) o cada uno de
ellos están dispuestos para controlar y ajustar el muestreo de las
señales considerablemente cerca de las amplitudes máximas de las
señales con respecto al tiempo.
7. Un detector de posiciones, como se reivindica
en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que
el conjunto de elementos (2) consta de una serie
de bolas esféricas idénticas de material magnético, colocadas una
junto a otra en contacto de punta,
el primer y el segundo componentes (9, 10) son
relativamente móviles en dirección paralela a la línea de contacto
de punta entre las bolas (2),
constando el sistema de percepción (6) de al
menos dos bobinas de captación contiguas al conjunto de elementos
(2) y separadas a lo largo del mismo.
y el procesador de señales digitales (500) o cada
uno de ellos están dispuestos para determinar la posición del primer
componente (9) en relación con el segundo (10) utilizando un cálculo
matemático que consiste en:
un valor de arco tangente de la relación de la
amplitud de una primera señal digital muestreada desde al menos una
bobina de captación (6) y la amplitud de una segunda señal digital
muestreada desde al menos otra bobina de captación (6),
la amplitud relativa y las correspondientes
posiciones de las señales por encima o por debajo de un eje en torno
al cual las señales fluctúan,
y una constante, la constante determinada desde
una amplitud máxima de las señales con respecto a la posición y la
dimensión de una bola.
8. El detector de posiciones de la reivindicación
7, en el que la amplitud máxima de las señales con respecto a la
posición se determina a partir de los valores de ajuste de la
calibración.
9. El detector de posiciones de la reivindicación
7, en el que la amplitud máxima de las señales con respecto a la
posición utilizada en la constante del cálculo matemático se
determina a partir del muestreo de la amplitud máxima de las señales
con respecto a la posición, en un período de tiempo durante el
servicio.
10. El detector de posiciones de la
reivindicación 7, en el que el procesador de señales digitales (500)
o cada uno de ellos están dispuestos para comparar la amplitud de
las señales con respecto a una posición por encima del eje en torno
al cual fluctúa la señal, a la amplitud de la señal correspondiente
por debajo del eje, y para ajustar las amplitudes de las señales de
manera que produzcan señales simétricas con amplitudes
considerablemente iguales por encima y por debajo del eje.
11. El detector de posiciones de la
reivindicación 7, en el que el transductor consta de:
al menos un juego de cuatro bobinas de captación
(6) que están contiguas a la fila de bolas (2) y separadas a lo
largo de la misma;
en el que el procesador de señales digitales
(500) o cada uno de ellos están dispuestos para medir los
desequilibrios en los pares de señales primero/tercero y
segundo/cuarto, para ajustar señales que reducen el desequilibrio
entre el respectivo par de señales.
12. El detector de posiciones de la
reivindicación 7, en el que el transductor consta de:
al menos un juego de cuatro bobinas de captación
(6) que están contiguas a la fila de bolas (2) y separadas a lo
largo de la misma;
y al menos un circuito de desequilibrio por cada
par de bobinas de captación (6) primero/tercero y segundo/cuarto del
juego, estando dispuesto el circuito de desequilibrio para recibir
las señales de las bobinas de captación (6), y constando de un
potenciómetro dispuesto para recibir y ajustar señales analógicas
desde las bobinas de captación (6), y un circuito de
substracción;
en el que la primera bobina de captación (6) del
juego está dispuesta para recibir una señal de menor amplitud que la
tercera bobina de captación (6) del juego, y la cuarta bobina de
captación (6) del juego está dispuesta para recibir una señal de
menor amplitud que la segunda bobina de captación (6) del juego,
y el potenciómetro del primer/tercer pares de
bobinas de captación (6) funciona para incrementar la amplitud de la
señal de la primera bobina de captación añadiendo una proporción de
la amplitud de la señal de la primera bobina de captación, y el
circuito de substracción funciona para sustraer la amplitud de la
señal de la tercera bobina de captación para proporcionar la primera
señal utilizada en el cálculo matemático,
y el potenciómetro del cuarto/segundo pares de
bobinas de captación (6) funciona para incrementar la amplitud de la
señal de la cuarta bobina de captación añadiendo una proporción de
la amplitud de la señal de la cuarta bobina de captación, y el
circuito de substracción funciona para sustraer la amplitud de la
señal de la segunda bobina de captación para proporcionar la segunda
señal utilizada en el cálculo matemático.
13. Un método para determinar el desplazamiento
del primer componente (9) relativo al segundo componente (10) del
detector de posiciones de la reivindicación 1 ó la reivindicación 7,
que consiste en el muestreo de las señales digitales y utiliza la
variación de características de la amplitud de señales con respecto
a la posición relativa del primer y el segundo componentes (9, 10)
para determinar la posición relativa del primer y el segundo
componentes
(9, 10).
(9, 10).
14. El método de la reivindicación 13 que
consiste en comparar las características de la variación de la
amplitud de señales con respecto a la posición de las señales de un
primer juego de bobinas de captación (6), a las características de
la variación de la amplitud de señales con respecto a la posición
desde un segundo juego de bobinas de captación (6), y ajustar las
características de amplitud para producir señales desde el primer y
el segundo juegos de bobinas (6) con características de amplitudes
considerablemente iguales.
15. El método de la reivindicación 13, del
detector de posiciones de la reivindicación 7, que consiste en
muestrear las señales desde las bobinas de captación (6) del
transductor a intervalos predeterminados,
calculando el valor del arco tangente de la
relación de la amplitud de una primera señal muestreada desde el
transductor hasta la amplitud de una segunda señal muestreada desde
el transductor,
determinando la amplitud relativa de cada una de
las señales muestreadas y su posición correspondiente por encima o
por debajo de un eje en torno al cual fluctúan,
y realizando un cálculo matemático para
determinar el desplazamiento relativo del primer (9) al segundo
componentes (10) utilizando el valor del arco tangente de la
amplitud de las señales muestreadas, la amplitud relativa de sus
posiciones en torno al eje y una constante,
siendo determinada la constante desde la amplitud
máxima de las señales con respecto a la posición y también al tamaño
de las bolas.
16. El método de la reivindicación 15, en el que
la amplitud máxima de las señales con respecto a la posición se
determina a partir de los valores de ajuste de la calibración.
17. El método de la reivindicación 15, en el que
la amplitud máxima de las señales con respecto a la posición
utilizada en la constante del cálculo matemático se determina a
partir del muestreo de la amplitud máxima de las señales con
respecto a la posición, en un período de tiempo durante el
servicio.
18. El método de la reivindicación 15, en el que
la amplitud máxima de las señales con respecto a la posición por
encima del eje en torno al cual la señal fluctúa se compara con la
amplitud de la señal correspondiente por debajo del eje, y se ajusta
para producir señales simétricas con amplitudes considerablemente
iguales por encima y por debajo del eje.
19. El método de la reivindicación 13, en el que
el sistema de transmisión (7) está dispuesto preferentemente para
producir un campo magnético periódicamente variable con respecto al
tiempo y el método consiste en muestrear las señales de las bobinas
de captación (6) próximas a sus amplitudes máximas con respecto al
tiempo.
20. El método de la reivindicación 13, en el que
el muestreo de las señales se controla y ajusta hasta una muestra
considerablemente próxima a las amplitudes máximas de las señales
con respecto al tiempo.
21. El método de la reivindicación 13 del
detector de posiciones de a reivindicación 7, en el que el
transductor consta de al menos un juego de cuatro bobinas de
captación (6) que están colocadas contiguas a la fila de bolas (2) y
separadas a lo largo de la misma; en el que el método consiste en
medir los desequilibrios del primero/tercero y segundo/cuarto par de
señales, y enviar las señales a los potenciómetros para reducir el
desequilibrio entre el par respectivo de señales.
22. El método de la reivindicación 13, del
detector de posiciones de la reivindicación 7, en el que se reduce
el desequilibrio de las señales muestreadas dotando al transductor
de:
al menos un juego de cuatro bobinas de captación
(6) que están colocadas contiguas a la fila de bolas (2) y separadas
a lo largo de la misma;
y al menos un circuito de desequilibrio por cada
par de bobinas de captación (6) primero/tercero y segundo/cuarto del
juego, estando dispuesto el circuito de desequilibrio para recibir
las señales de las bobinas de captación (6), y constando de un
potenciómetro dispuesto para recibir y ajustar las señales
analógicas de las bobinas de captación (6), y un circuito de
substracción;
Y constando de los pasos de disponer la primera
bobina de captación (6) del juego para recibir una señal de menor
amplitud que la tercera bobina de captación (6) del juego, y
disponiendo la cuarta bobina de captación (6) del juego para recibir
una señal de menor amplitud que la segunda bobina de captación (6)
del juego,
Incrementando la amplitud de la primera señal de
la bobina de captación utilizando el potenciómetro del primer/tercer
par para añadir una proporción de la amplitud de la primera señal de
la bobina de captación, y utilizando el circuito de substracción
para sustraer la amplitud de la tercera señal de la bobina de
captación de la primera señal de captación incrementada, para
facilitar la primera señal utilizada en el cálculo matemático,
E incrementando la amplitud de la cuarta señal de
la bobina de captación utilizando el potenciómetro del
cuarto/segundo par para añadir una proporción de la amplitud de la
señal de la cuarta bobina de captación, y utilizando el circuito de
substracción para sustraer la amplitud de la señal de la segunda
bobina de captación de la cuarta señal de captación incrementada,
para proporcionar la segunda señal utilizada en el cálculo
matemático.
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