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XC-80
compensador
ambiental
Coeficientes de expansión térmica del material
La mayoría de los materiales se dilatan o contraen muy poco con los cambios de
temperatura. Por este motivo, el coeficiente de expansión térmica se especifica
en partes por millón por grado C (ppm/ºC). Estos coeficientes especifican cuánto
se dilata o contrae el material por cada grado que aumenta o disminuye la
temperatura del material. Por ejemplo, si el coeficiente de expansión térmica es
+11 ppm/°C, por ejemplo, significa que por cada 1 ºC que aumente la temperatura
del material, se producirá una expansión del material de 11 ppm, lo que equivale
a 11 micrómetros por metro de material o a 11 micropulgadas (0,000011") por
pulgada de material.
Una de las primeras fuentes de error en las mediciones de distancia lineal del
láser en ambientes sin control de temperatura es la compensación incorrecta
para la expansión térmica del material. Esto se debe a que los coeficientes de
expansión de los materiales de ingeniería habituales son relativamente altos
comparados con los coeficientes asociados a los errores de compensación de
longitud de onda y a los errores de alineación de haz del láser.
La medición normalizada tendrá un error relacionado con la precisión de la
medición del sensor de temperatura del material. El tamaño de este error
depende del coeficiente de expansión térmica de la máquina que se está
probando. El sensor de temperatura del material tiene una precisión de ±0,1 °C,
por tanto, si la máquina que se está probando tiene un coeficiente de expansión
térmica de 10 ppm/°C, el error en la normalización de la medición será de
±1 ppm. Esta es una característica adicional a la precisión de medición del
sistema (±0,5 ppm) cuando se utiliza la unidad de compensación ambiental del
compensador XC.
Sin embargo, como quiera que estos dos tipos de error no están correlacionados,
su efecto combinado es la raíz cuadrada de la suma de sus cuadrados y no de
su total aritmético. Por tanto, en el ejemplo anterior, la precisión de medición
normalizada sería de ±1,2 ppm para los sistemas del láser y el compensador XC.
Si se especifica un coeficiente de expansión térmica en el software, se producirán
errores de medición adicionales. Dado que los valores de los coeficientes de
expansión térmica de máquinas distintas pueden variar en 10 ppm/°C o más,
es necesario tomar las precauciones necesarias para especificar los valores
correctos. Si es necesario, solicite asesoramiento al fabricante de la máquina.
El coeficiente de expansión del sistema de información de la máquina se
especifica en el software, salvo que se calcule la precisión de las piezas de
la máquina cuando esta se encuentre nuevamente a 20ºC. La tabla siguiente
muestra los coeficientes de expansión generales para los distintos materiales que
se utilizan en la construcción de máquinas y en sus sistemas de información de
la posición.
Nota: Dado que los coeficientes de expansión del material pueden variar
según su composición y tratamiento, se ofrecen solo como referencia, y no
deben aplicarse si no se dispone de los datos del fabricante.
Material
Aplicación
Elementos estructurales, mecanismos
Hierro/acero
impulsores del piñón y bastidor, husillos
de la máquina
Aleación de
Estructuras ligeras de la máquina de
aluminio
MMC
Vidrio
Encóderes lineales de escala de vidrio
Granito
Estructuras de la máquina y mesas
Hormigón armado
Cimientos de la máquina
Estructuras/codificadores de baja
Invar
expansión
Cristal
térmicamente
Estructuras/encóderes de expansión cero <0,2
estable
9
Coeficiente
de
expansión
ppm/°C
11,7
22
8
8
11
<2
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