Преобразователь относительного перемещения узлов станка Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения относительных перемещений рабочих органов станка, в том числе крупногабаритных.

Известны преобразователи относительного перемен1,ения (линейного или углового), выполненные на базе индуктосинов, достоинством которых является технологичность длямассового выпуска и относительно небольшая стоимость по сравнению с другими преобразователями того же класса точности 1.

Известный преобразователь содержит шкалу, составленную из линеек индуктосина, которые уложены вдоль направления измеряемо1о перемещения. Линейки выполнены в виде металлического бруска, к рабочей поверхности которого приклеена полоса изолятора, фольгированного с одной стороны. Путем травления фольги на рабочей поверхности вдоль линейки получен проводящий П-образный зигзаг, образующий обмотку линейки. Период П-образного зигзага определяет щаг обмотки. Выводы обмоток всех линеек, как правило, соединяются последовательно, хотя возможно и параллельное соединение. Над шкалой размещена гоУЗЛОВ СТАНКА

ловка, изготовленная из того же металла, что и линейки, на рабочей поверхности которой имеется изолятор, фольгированный с одной стороны и с вытравленным на фольге П-образным зигзагом, образующим две 5 (синусную и косинусную) обмотки головки. Преобразователь может работать как в фазовом, так и в амплитудном режимах. В первом случае при перемещении головки над шкалой изменяется фаза выходного синусоидального сигнала, снимаемого с последовательно соединенных обмоток линеек шкалы, во втором - изменение.м амплитуд синфазных напряжений питания головки по законам синуса и косинуса добиваются равенства амплитуды выходного синусоидального сигнала, снимаемого с последовательно сое15диненных обмоток линеек шкалы, заранее заданной величине, например нулю.

Недостатком этого преобразователя является ограниченность его пределов измерения, так как он не может быть использован при измерении перемещений, превыщающих 2-3 М, либо из-за увеличения полного сопротивления последовательно соединенных обмоток линеек в случае необходимости увеличения их числа, т. е. при увеличении длины шкалы, либо из-за увеличения предельных значений тока и напряжения (мощности) в случае параллельного соединения обмоток большого количества липеек шкалы.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь относительного перемещения узлов станка, включающий в себя линейный индуктосин, сод(ржап1,ий закрепляемые на одном узле станка линейки, образующие щкалу преобразователя, с нанесенными на их лицевых поверхностях в направлении перемещения в один ряд печатными обмотками, выполненными в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых перпендикулярны продольной оси шкалы, и закрепляемую на другом узле станка головку с двумя печатными обмотками, сдвинутыми одна относительно другой на четверть шага и выполненными в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых параллельны длинным сторонам П-образных зигзагов, длинные стороны которь х параллельны длинным сторонам П-образнЪ1х зигзагов обмоток линеек шкалы, трансформатор, имеющий первичную и несколько вторичных обмоток 2.

Витки обмоток трансформатора вытянуты в направлении измеряемого перемещения и должны иметь определенную длину.

Благодаря указанному выполнению преобразователя обеспечивается поочередное возбуждение обмоток линеек шкалы не более, чем двух или трех одновременно, вследствие чего шкала преобразователя может содержать неограниченно большое количество линеек, а, следовательно, преобразователь позволяет измерять относительные перемещения подвижных узлов станка в более 1нироком диапазоне.

Однако конструкция такого преобразователя сложна, особенно в части вьшолнения трансформатора, а точность ограничена вследствие чувствительности его к поперечным перекосам и наличия некоторой магнитной связи между обмотками трансформатора и индуктосина.

Цель изобретения - упрощение преобразователя и повышение его точности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе обмотка каждой линейки шкалы разделена по длине на одинаковые секции, первичная обмотка трансфор.матора нанесена печатным способом на головку преобразователя симметрично относительно ее поперечной оси и выполнена в виде П-образных зигзагов, длинкые стороны которых перпендикулярны длинМ1ЛМ сторонам П-образных зигзагов обмоiOK 1ол()вки и превышают по длине про.io.ibHbiH размер этих обмоток, по крайней , на длину двух секций печатной об-; ки линейки нкалы, вторичные обмотки ::1нсформатора нанесены печатным способом на свободные участки лннеек шкалы и расположены под первичной об.моткой трансформатора. Количество вторичных об.моток равно произведению числа секций каждой обмотки линейки шкалы на общее число

всех линеек. Выполнены эти обмотки в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых перпендикулярны длинным сторонам П-образных зигзагов обмоток линеек, а концы каждой вторичной обмотки трансформатора присоединены к соответствующей секции обмотки линейки, образуя с нею замкнутый электрический контур.

На фиг. 1 представлена упрощенная конструктивная схема преобразователя, вид сверху на его щкалу 1; на фиг. 2 - то же,

вид снизу на его головку 2.

Шкала преобразователя состоит из размещенных в один ряд линеек 3 индуктосина с нанесенными на лицевую поверхность секциями 4 печатных обмоток, выполненных в виде П-образных зигзагов. На головке 2

0 преобразователя размещены две печатные обмотки 5 (зажимы АБ) и 6 (зажимы ВГ) индуктосина, выполненные в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых параллельны длинным сторона.м П-образных

, зигзагов обмоток линеек пJкaлы, и сдвинутые одна относительно другой на четверть шага обмотки. Первичная обмотка 7 трансформатора нанесена печатным способом на головку 2 преобразователя симметрично относительно ее поперечной оси и выполнена

O в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых перпендикулярны длинным сторона.м зигзагов обмоток головки.

Вторичные обмотки 8 трансформатора нанесены печатным способом на свободные участки линеек шкалы и выполнены в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых перпендикулярны длинным сторонам зигзагов обмоток линеек. Концы каждой вторичной об.мотки 8 трансформатора подсоединены к соответствуюшей секции 4 обмотки линейки 3 индуктосина, образуя с нею замкнутый электрический контур.

Головка 2 преобразователя размещена с зазором 9 над его шкалой 1 так, что секции 4 обмоток индуктосина, раз.мещенные

J на щкале, находятся под обмотка.ми 5 и 6, размещенны.ми на головке, а длинные стороны П-образных зигзагов этих обмоток - взаимно параллельны. При этом вторичные обмотки 8 трансформатора располагаются под его первичной обмоткой 7, а длинные

стороны П-образных зигзагов этих обмоток также взаи.мно параллельны. Благодаря этому сводится к минимуму магнитная связь между об.мотками индуктосина и трансформатора.

5 Преобразователь работает следушим образом.

При подключении однофазного генератора высокой частоты порядка 2 мГц (на чертеже не показан) к первичной обмотке

трансформатора возбуждаются те его вторичные обмотки, которые находятся под головкой преобразователя. В результате, в соответствующих секциях 4 обмоток линеек начинают протекать токи, создающие переменное магнитное ноле в зазоре 9, взаимодействующее с обмотками 5 и б индуктосина, размещенными на головке. Вследствие этого на зажимах АБ и ВГ этих об.моток появляются ЭДС, величины которых подлежат дальнейщим преобразованиям в зависимости от того, в каком режиме работает внещняя измерительная схема (в фазовом или амплитудном). Очевидно, что в рабочем состоянии находятся только те секции линейки, которые в процессе перемещения находятся под головкой преобразователя. Причем в рабочее состояние приводится ближайщая секция линейки, находящаяся по ходу движения головки, и одновременно выводится из рабочего состояния ближайщая секция линейки позади головки. Остальные секции линеек, составляющих шкалу, находятся в обесточенно.м состоянии и не влияют на рабочие характеристики устройства, что позволяет увеличить длину измеряемого перемещения до любых размеров и встроить предлагаемое устройство в крупногабаритные станки.

Предлагаемый преобразователь обеспечивает упрощение конструкции и повышение точности.

Формула изобретения

Преобразователь относительного перемещения узлов станка, включающий в себя линейный индуктосин, содержащий закрепляемые на одном узле станка линейки, образующие щкалу преобразователя, с нанесенными на их лицевых поверхностях в направлении перемещения в один ряд печатными обмотками, выполненными в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых перпендикулярны продольной оси шкалы, и закрепляемую на другом узле станка головку с двумя печатными обмотками, сдвинутыми одна относительно другой на четверть шага и выполненными в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых параллельны длинным сторонам П-образных зигзагов обмоток линеек щкалы, и трансформатор, имеющий первичную и несколько вторичных обмоток, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повы тения его точности, обмотка каждой лянейки шкалы разделена по длине на одираковые секции, первичная обмотка трансформзл тора нанесена печатным способом на головку преобразователя симметрично относительно ее поперечной оси и выполнена в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых перпендикулярны длинным сторона.м П-образных зигзагов обмоток головки и превышают по длине продольный размер этих об.моток, по крайней мере, на длину двух

0 секпгй печатной обмотки линейки шкалы, вторичные обмотки трансформатора нанесены печатным способом на свободные участки линеек шкалы и расположены под первичной обмоткой трансформатора, количество вторичных обмоток равно произведению числа секций каждой обмотки линейки 1пкалы на общее число все.х линеек, выполнены эти об.мотки в виде П-образных зигзагов, длинные стороны которых перпендикулярны длинным сторонам П-образных зигзагов

0 обмоток линеек, а концы каждой вторичной обмотки трансформатора присоединены к соответствующей секции обмотки линейки, образуя с нею замкнутый электрический контур.

Источники информа и1и,

принятые во внимание при экс 1ертизе

1.Патент США № 2799835, кл. 336-123, 1957.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке N° 2519249/28, кл. G 01 В 7/00, 1978

0 (прототип).

а

D

ti

3

6A Л