¿Qué es una Balanza Lineal?
Las reglas lineales, también llamadas codificadores lineales, se utilizan para medir posiciones y distancias lineales con gran precisión.
Las balanzas lineales se dividen en dos tipos según la norma de la distancia recorrida: el tipo absoluto, que calcula la distancia recorrida a partir de la posición absoluta, y el tipo incremental, que no tiene posición absoluta y calcula sólo la distancia recorrida.
También existen dos tipos de métodos de detección: los detectores electromagnéticos, que utilizan la inducción electromagnética, y los detectores ópticos, que leen la luz de una fuente luminosa transmitiéndola a través de una rueda de códigos; el método electromagnético es ligeramente más utilizado.
Usos de las Balanzas Lineales
Las reglas lineales se utilizan ampliamente en los campos de las máquinas herramienta y la fabricación de semiconductores, donde se requiere una medición de precisión, como cuando se incorporan a piezas de máquinas herramienta para leer y controlar la cantidad de movimiento durante el funcionamiento de la máquina, o cuando se incorporan a equipos de inspección de componentes de semiconductores para su uso en mediciones.
Las reglas lineales electromagnéticas también se utilizan en aplicaciones más generales debido a su estructura sencilla. Un ejemplo típico es el calibre digital, una herramienta que mide la longitud de dos puntos y la muestra digitalmente.
Principio de las Balanzas Lineales
Las balanzas lineales electromagnéticas utilizan el principio de inducción electromagnética de la física.
La balanza principal y el detector contienen cada uno una bobina, y una variación de la distancia entre ambos genera una fuerza electromotriz que depende de la distancia. La distancia se mide indirectamente midiendo esta fuerza electromotriz y convirtiéndola en distancia recorrida.
Tienen una estructura sencilla, son resistentes a la suciedad y otros contaminantes, y pueden utilizarse en muchos casos, pero no son adecuadas para entornos en los que se generan campos magnéticos.
Las balanzas lineales ópticas emiten luz desde un elemento emisor de luz y son detectadas por un elemento receptor de luz instalado en el lado opuesto, con una escala principal fija y una retícula entre los elementos emisor y receptor de luz. La escala principal y la retícula tienen hendiduras que generan franjas de interferencia, que se convierten en señales eléctricas para determinar la posición.
En comparación con las escalas lineales electromagnéticas, las escalas lineales ópticas son capaces de realizar mediciones de alta precisión y son menos susceptibles a los campos magnéticos, pero tienden a ser ligeramente más grandes y más susceptibles a la irradiación de luz externa en la superficie.
¿Cómo Utilizar las Balanzas Lineales?
En los últimos años, se ha producido un rápido progreso en los semiconductores, y la industria de semiconductores se ha desarrollado con una mayor integración de acuerdo con la Ley de Moore. Este progreso en la industria de los semiconductores se ha extendido a diversos dispositivos electrónicos, con varios productos cada vez más controlados electrónicamente y más precisos. A medida que aumentan la integración y la densidad, también es importante aumentar la precisión de la detección de posición en los equipos de fabricación de semiconductores y en las máquinas herramienta para fabricar piezas de máquinas con alta precisión.
El control preciso de la posición en equipos de fabricación de semiconductores y máquinas herramienta requiere un actuador para mover un objeto y un método de detección para detectar la posición precisa del actuador. En la actualidad, se utilizan interferómetros láser y codificadores para la detección precisa de la posición.
Al diseñar un actuador, es habitual que éste se construya basándose en el movimiento lineal en los tres ejes (ejes X, Y y Z) y en el movimiento espacial mediante la combinación de estos tres ejes. Por lo tanto, se utilizan escalas lineales para la detección de la posición de precisión lineal. Las escalas y los detectores se instalan en las partes móviles y fijas respectivamente para detectar con precisión la distancia.
Instalación de Reglas Lineales
Las reglas lineales se utilizan a menudo en equipos de precisión para máquinas herramienta y fabricación de semiconductores porque pueden medir posiciones con gran precisión, pero también suelen utilizarse con resoluciones del orden de la micra o inferiores a la micra.
Por lo tanto, el método y la precisión de montaje son importantes a la hora de diseñar la regla para mantener su precisión. La precisión de montaje para el funcionamiento de las balanzas lineales se describe en el manual de instrucciones de cada producto y fabricante. El método de montaje depende de la estructura del equipo en el que se monta la balanza lineal y debe ser considerado por el diseñador.
Dado que la precisión de la balanza lineal en sí es del orden de micras, se requiere una precisión de montaje inferior a 1 mm para la distancia entre el sensor y la bálanza, guiñada, balanceo y cabeceo, a modo de ejemplo. En función de los requisitos, puede ser necesario diseñar y fabricar una plantilla de precisión para el montaje, o ajustar manualmente la escala durante el montaje.