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

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в станкостроении для измерения относительных перемещений например, узлов станка. Известны преобразователи относительного перемещения узлов станка, содержащие индуктосины, обладающие высокой точностью, потребляющие небольшую мощность и легко сочетаишиеся с системами числового программного управления станками ij. Однако они . имеют ограниченный диапазон измерения порядка нескольких метров вследствие значительного возрастания внутреннего полного сопротивления обмоток индуктосина, размещаемых по длине измеряемого перемещения и соединяемых между собой последовательно. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразо- вателт: относительного перемещения узлов станка, включающий в себя линейный индуктосин, который содержит закрепляемую на одном из узлов станка шкалу с нанесенными на ее лицевой поверхности в направлении перемещения в один ряд несколькими плоскими обмотками и закрепляемую на другом узле станка головку с двумя плоскими обмотками, сдвинутыми одна относительно другой на четверть шага. Преобразователь содержит также трансформатор, размещенный на некотором расстоянии от шкалы индуктосина и служащий для передачи выходного сигнала, снимаемого с последовательно соединенных между собой обмоток шкалы в измерительную систему 2. Длина шкалы индуктосина с нанесенными на ней, например, печатным способом плоскими обмот ками, витки которых перпендикулярны к направле1тю измеряемого перемещения, ограничена, как и в вышеуказанном случае, сравнительно небольшими пределами порядка нескольких метров. Это обусловлено теми же, как и указано вьпие, обстоятельстами, а именно, ростом внутренттего полного сопротивления обмотки шкалы, вследствие которого оспабляе:ся сни маемый со шкалы полезный информативный сшнал и затрудняется его выделение на фоне шумов. Для расширения диапазона измерений. трансформатор снабжен несколькимиидентичными вторичными обмотками по числу обмоток шкалы, размещаемыми в два ря да в шахматном порядке на том же узле станка, что и шкала, каждая вторичная обмотка электрически присоединенная к од ной из обмоток шкалы, расположена симметрично относительно середины этой обмотки и имеет витки, вытянутые в направлении перемещения на длину, не превышающую суммарную длину двух обмоток шкалы, а две идентичные первичные обмотки трансформатора, закрепляемые на том же узле станка, что и головка индуктосина, электрически и магнитно изолированные от обмоток головки, располо жены параллельно одна другой, симметрич но относительно середины головки и находятся над соответствующим рядом вто.ричных обмоток трансформатора, а витки лервичных обмоток вытянуты в направлении перемещения на длину, равную длине головки. На фиг. 1 изображен предлагаемый пре образователь относительного перемещения узлов станка, вид сверху; на фиг. 2 дано сечение А-А на фиг. 1. На одном из узлов станка закреплена шкала индуктосина,. имеющая на лицевой поверхности плоские обмотки 1, расположенные в один ряд вдоль направления измеряемого перемеитения. На этом же узле станка закреплены расположенные в два ряда в шахматном порядке вдоль измеряемого перемещения вторичные обмотки 2 (в левом ряду) и 2 (в правом ряду) трансформатора. Каждая из плоских обмоток 1 шкалы индуктосина соединена с одной из вторичных обмоток трансформатора, причем плоские обмотки 1 индуктосина соединены с расположенными в разных рядах смежными обмотками 2 и 2 трансформатора. Витки вторичных обмоток 2 и 2 тран сформатора вытянуты вдоль направления измеряемого перемещения и имеют длину, практически равную длине двух плоских обмоток 1 шкалы. Каждрт м:ч вторичных обмоток трансформяторн размоиенп симметрично относ11тельио середины той обмотки 1 индуктосина, с которой она электрически связано. На другом узле станка закреплена голрвка 3 индуктосина, имеющая две плоские сэбмотки, которые смещены одна от носительно другой на четверть uiara шкалы и расположены на обращенной к шкале стороне головки. На этом же узле станка закреплены две первичные обмотки 4 и 4 трансформатора, каждая из которых расположена .над соответствующим рядом вторичных обмоток 2 и 2 трансформатора. Витки обеих первичных обмоток 4 и 4 трансформатора вытянуты вдоль направления измеряемого перемещения, имеют длину, практически равную длине головки 3 иноуктосина, и расположёны симметрично относительно средней линии головки. Первичные обмотки трансформатора электрически и магнитно изолированы от обмотодс головки. Преобразователь работает следующим образом. Однофазное входное напряжение питания переменного тока, подводимое к первичным обмоткам 4 и 4 трансформатора, трансформируется только в те его вторичные обмотки 2 и 2, которые находятся вблизи первичных обмоток. Если, например, в процессе перемещения узла станка / на котором закреплены головка индуктосина и первичные обмотки трансформатора, головка оказывается расположенной над серединой какой-либо печатной обмотки шкалы (этот случай изображен на фиг , 1), одна из первичных обмоток 4 трансформатора занимает положение над серединой вторичной обмотки 2 правого ряда, а вторая его первичная обмотка 4 занимает положение над стыком двух вторичных обмоток 2 левого ряда. Таким образом, под напряжением оказываются одновременно только три вторичные обмотки трансформатора (одна в одном ряду и две в другом ряду), а следовательно, возбуждаются только три печатные обмотки ин-дуктосина из обмоток, образуюших его шкалу. При относительном перемещении узлов станка, когда головка индуктосина и первичные обмотки трансформатора занимают какое-либо другое (промежуточное) положение, происходит возбуждение лишь двух вторичных обмоток трансформатора (по одной в каждом ряду), вследствие чего возбуждаются только две соответствующие печатные обмотки шкаль электрически связанные с возбужденными вторичными обмотками трансформатора. Таким образом, при относительном перемещении узлов станка происхопутт iio 5 следовательно контактная коммутация плос ких печатных обмоток шкалы индуктосина, находящихся в рабочей зоне (зоне индуктивной связи с обмотками головки и дуктосина), так что одновременно в этой зоне оказывается не более трех и не менее двух обмоток шкалы . В процессе коммутации очередные по направлению дви жения обмотки шкалы входят в зону индуктивной связи, а обмотки шкалы , уходящие изтод головки, выходят из зоны индуктивной связи. Остальные обмотки шкалы при этом обесточены. Благодаря этому мощность источника входного напри жения, необходимая для питания преобразователя, не зависит от длины шкалы, т.е. от диапазона измеряемых перемещений. Преобразователь может работать как в амплитудном, так и в фазовом режиме. Грубый отсчет величины перемещения производится, как обычно, пересчетом целого количества шагов шкалы (цена шага 2 мм) путем фиксирования заданных пара метров выходных сигналов, снимаемых с синусно-косинусных обмоток головки ин- дуктосина. Точный отсчет производится определением долей шага при помсщи интерполирования электрического эквивалента шага шкалы. Влияние стыка между плоскими печатными обмотками шкалы на результат измерения исключено, как обычно, путем размещения печатных проводников смежных обмоток на расстоянии, равном половине шага обмотки, по разные стороны стыка. Соотношение длин обмоток индуктосина и трансформатора выбирается с учетом того, чтобы исключить влияние перемещений в зоне стыков этих обмоток на качество работы преобразователя. С этой целью предусмотрено, чтобы при подходе головки к стыку обмоток, очередная обмотка инцуктосина в направлении движения оказывалась в номинальном рабочем режиме. Благодаря указанному выполнению преобразователя диапазон измерения его прак 260 тически не ограничен и может составлять десятки метров. Формула изобретения Преобразователь относительного перемещения узлов станка, включающий в себя линейный индуктосин, содержащий закрепляемую на одном из узлов станка шкалу с нанесенными на ее лицевой поверхности в направлении перемещения в один ряд несколькими плоскими обмотками и закрепляемую на другом узле станка головку с двумя плоскими обмотками, сдвинутыми одна относительно другой на четверть Шага, и трансформатор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, трансформатор снабжен несколькими идентичными вторичными обмотками по числу обмоток шкалы, размещаемыми в два ряда в шахматном порядке на том же узле станка, что и шкала, каждая вторичная обмотка элек- трически присоединена к одной из обмоток шкалы, расположенная симм.етрично относительно середины этой обмотки и име ет витки, вытянутые в направлении перемещения на длину, не превышающую суммарную длину двух обмоток шкалы, а дв.е идентичные первичные обмотки трансформатора, закрепляемые на том же узле станка, что и головка индуктосина, электрически и магнитно изолированные от обмоток головки, расположены параллельно одна другой, симметрично относительно середины головки и находятся над соответствующим рядом вторичных обмоток трансформатора, а витки первичных обмоток вытянуты в направлении перемеще- ния на длину, равную длине головки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 9 ЗО8294, кл. Q 01 D 5/20, 1969. 2.Бюллетень технической информации. ифровое программное управление ОЭОСан БepдapдoИвpeи,Cod 3910239 3 -2/73j Координатно-отсчетное устройтво. Издание фирмы Оливетии, талия, 1973, с. 1-7.