DE2546504C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Teiles eines Lagemeßtransforma­ tors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit großer Genauigkeit messende Lagemeßtransformatoren weisen Transformatorenhälften auf, die je mit einem Muster von Leiterstücken versehen sind. Die Leiter­ stücke sollen untereinander gleich breit sein und zwischen ihnen sollen gleißmäßige Abstände herr­ schen. Einer der bekanntesten Lagemeßtransformatoren mit sehr hoher Genauigkeit ist in der US-PS 27 99 835 beschrieben. Derartige Meßtransformatoren weisen mehrere Pole auf und werden für Winkel- und Längemessungen hergestellt. Hierbei finden zwei relativ zueinan­ der bewegliche induktiv oder kapazitiv miteinander gekoppelte Transformatorenhälften Verwendung, von denen jede ein Muster von in gleißmäßigen Ab­ ständen angeordneten, elektrisch leitenden Leiterstücken aufweist. Diese Transformatorenhälften werden mittels Photoätzens hergestellt. Die Meßgenauigkeit eines solchen Lage­ meßtransformators hängt direkt ab von der Gleich­ förmigkeit der Teilung und der positionsmäßigen Genauigkeit des Musters der Leitstücke auf jeder Transformatorenhälfte.

Daneben sind Lagemeßgeräte bekannt, bei welchen an­ stelle einer elektronischen Technik eine optische Technik Anwendung findet und wobei ebenfalls Teile verwendet werden, die ein Muster von in gleichmäßigen Abständen angeordneten lichtundurchlässigen Balken tragen. Bei diesen Meß­ geräten werden zwei überlagerte, jedoch leicht schräg verlaufende optische Gitter zur Erzeugung von Inter­ ferenzen verwendet, welche gezählt werden, um die Relativverschiebung zwischen den beiden Gittern zu messen. Auch bei diesen Lagemeßgeräten hängt die Meßgenauigkeit direkt ab von der Gleichförmigkeit der Teilung des Balkenmusters auf den relativ zuein­ ander verschiebbaren Teilen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein ver­ bessertes Verfahren zur Herstellung der Teile von Lagemeßtransformatoren der vorgenannten Art zu finden, wenn die Teile ein Muster von in gleichförmigen linearen oder winkelmäßigen Abständen angeordneten Balken oder Leiterstücken aufweisen, wobei zur Erzeugung einer verbesserten Meßgenauigkeit die Anordnung dieser Leiterstücke bzw. Balken verbessert werden soll.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Bei der nachfolgenden Beschreibung geht es sowohl um elektrische als auch um optische Lage­ meßtransformatoren, wobei die Ausdrücke "Balken" und "Lei­ terstücke" untereinander austauschbar sind. Handelt es sich um einen elektrischen Lagemeßtransformator, so sind dessen Balken elektrisch leitende Leiterstücke. Handelt es sich um optische Lagemeßtransformatoren, dann bestehen die Balken aus einem lichtundurch­ lässigen Material.

Die Vorteile des Verfahrens werden erreicht durch Überlagerung einer Vielzahl von laten­ ten Bildern eines positionsmäßig verschobenen Ur­ sprungsbalkenmusters auf einer lichtempfindlichen Schicht in solcher Weise, daß nach Entwicklung der überlagerten latenten Bilder sich ein in der Teilung gleichförmigeres Muster ergibt im Vergleich zum Ur­ sprungsmuster. Mit dem Verfahren ist es möglich, die Verfahrensschritte der Überlage­ rung, der Belichtung und der Entwicklung so genau zu steuern, daß nicht nur die Gleichförmigkeit der Ab­ stände zwischen den Balken verbessert ist, sondern daß es auch möglich ist, die Breite und relative Lage des "grauen" Übergangsbereichs an den Kanten jedes Balkens einstellen.

Letztlich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur die Erzeugung eines einzigen Produktions­ musters zur Herstellung zahlreicher verbesserter Lagemeßvorrichtungsteile, sondern durch mehrfache Wiederholung des Verfahrens, wobei jedesmal das Ur­ sprungsmuster ersetzt wird durch ein verbessertes Produktionsmuster, ist es möglich, Produktionsmuster herzustellen, die einen unendlich hohen Genauigkeits­ grad bezüglich der Teilung aufweisen. Derart herge­ stellte Lagemeßtransformatoren weisen eine bisher nicht er­ reichte Meßgenauigkeit auf.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Aus­ führungsbeispiels erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 Teil eines Ursprungsmusters von in Abständen angeordneten Balken zur Verwendung bei dem Verfahren gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer licht­ empfindlichen Schicht mit einer Vielzahl von latenten Bildern des Ursprungsmusters nach Fig. 1, lagemäßig verschoben gemäß dem Verfahren,

Fig. 3 eine Darstellung eines Teils eines ersten photografischen Teststreifens zur Erläute­ rung des Verfahrens,

Fig. 4 eine charakteristische Kurve eines licht­ empfindlichen Materials geeignet zur Ver­ wendung beim Verfahren,

Fig. 5 eine Darstellung eines Teils eines zweiten photografischen Teststreifens zur Erläute­ rung des Verfahrens,

Fig. 6 eine charakteristische Kurve nach Fig. 4 als Beispiel zur Bestimmung der Verfahrens­ parameter gemäß dem Verfahren,

Fig. 7 eine schematisches Diagramm eines linearen Lagemeßtransformators mit einem Skalenteil, welches gemäß dem Verfahren hergestellt wurde,

Fig. 8 ein Versuchsdiagramm der Genauigkeitstest­ resultate von vier Skalenteilen, welche nach einem bekannten Verfahren hergestellt wurden und

Fig. 9 Testergebnisse von Genauigkeitstests bei fünf Skalenteilen, welche gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellt wurden.

Bei der Herstellung von Lagemeßtransformatoren wird ein Produktionsmuster von Balken mit im wesentlichen gleicher Teilung abgebildet auf einer lichtempfind­ lichen Schicht, welche sich über einer dünnen Metall­ schicht findet, die auf einem Unterteil aufgebracht ist. Mittels eines bekannten photochemischen Ätzver­ fahrens wird sodann die Metallschicht abgeätzt, die sich unter dem nicht belichteten Teil der licht­ empfindlichen Schicht befindet, so daß sich ein Leitermuster ergibt, welches eine Wiederholung des Produktionsmusters ist. Bei den bekannten Lagemeß­ transformatoren sind die Enden der im gleichförmigen Abstand zueinander angeordneten Balken oder Leiter­ stücken so miteinander verbunden, daß sich eine sinusförmige Transformatorwindung eines elektrischen, induktiv arbeitenden Lagemeßtransformators ergibt.

Ein Teil eines Balkenmusters 100 mit nahezu gleich­ förmiger Teilung ist in Fig. 1 gezeigt. Fünf Balken bzw. fünf Leiterstücke 101-105 haben jeweils eine Breite von zehn Einheiten. Dies ist durch die Skala der Unterseite von Fig. 1 verdeutlicht. Die Balken weisen zueinander variierende Abstände auf, um eine geringfügige ungleichförmige Teilung zu verdeutlichen. Bei einem Idealmuster würden die Balken jeweils zehn Einheiten breit sein und zwischen den Balken würde jeweils ein Abstand von zehn Einheiten herrschen. Die gleichförmige Teilung würde in diesem Fall geanu zwanzig Einheiten betragen. Wie der Fig. 1 jedoch zu entnehmen ist, weist der Balken 101 vom Balken 102 einen Abstand von nur neun Einheiten auf. Zwischen Balken 102 und Balken 103 beträgt der Abstand neun Einheiten, während der Abstand zwischen Balken 103 und Balken 104 sowie der Abstand zwischen Balken 104 und Balken 105 jeweils elf Einheiten beträgt.

Das dargestellte Muster 100 weist deshalb keine genau gleichförmige Teilung auf. Das in Fig. 1 dar­ gestellte Muster 100 dient lediglich zur Verdeut­ lichung der vorliegenden Erfindung. In Praxis weisen die Muster hauptsächlich unterschiedliche Breiten- Abstandsverhältnisse auf, dagegen weniger Teilungs­ fehler, wie sie bei den Balkenmustern 101-105 dar­ gestellt sind.

Gemäß dem Verfahren wird ein Balkenmuster entsprechend demjenigen nach Fig. 1 als "Ursprungsmuster" bezeich­ net und von diesem Ursprungsmuster werden "Produkions­ muster" hergestellt, welche eine Wiederholung des Ursprungsmusters darstellen, wobei jedoch eine wesent­ lich größere Gleichförmigkeit in der Teilung vorhanden ist. Die Produktionsmuster werden zur Herstellung von Lagemeßtransformatoren verwendet, die eine beträchtliche größere Meßgenauigkeit aufweisen als solche Vorrichtungen, die gemäß den bekannten Verfahren vom Ursprungsmuster her­ gestellt wurden. Um dies zu erreichen, wird das Ur­ sprungsmuster auf einem lichtempfindlichen Material abgebildet. Der erste Abbildungsschritt stellt einen vor­ bestimmten Belichtungspegel dar, welcher ein Teil des vorhandenen Belichtungsbereichs des Materials ist. Das Ursprungsmuster wird sodann relativ zum lichtempfind­ lichen Material um eine Teilungslänge verschoben. Die Verschiebung kann auch ein ganzzahlig mehrfaches eines Teilungsabstandes der Balken des Ursprungsmusters betragen. Nach der Verschiebung wird das Ursprungs­ muster nochmals auf dem lichtempfindlichen Material abgebildet, entsprechend einem weiteren vorbestimmten Belichtungspegel. Dieses schrittweise Verschieben und Abbilden des Ursprungsmusters auf dem licht­ empfindlichen Material wird mehrfach wiederholt, wobei jeder Belichtungsschritt zum Aufbau eines latenten Bildes beim lichtempfindlichen Material beiträgt. Nach einer vorbestimmten Anzahl von Be­ lichtungsschritten wird das latente Bild des licht­ empfindlichen Materials entwickelt und fixiert, wo­ durch sich ein Muster ergibt, das eine größere Tei­ lungsgenauigkeit aufweist als das Ursprungsmuster.

Fig. 2 gibt eine schematische Darstellung der Er­ zeugung des latenten Bildes auf dem lichtempfind­ lichen Material. Fig. 2 zeigt sieben Sätze von über­ lagerten Balkenmustern A _1-5, B _1-5, C _1-5, D _1-5, E _1-5, F _1-5, und G _1-5. Jeder dieser Sätze kann angesehen werden als ein Satz von Balken des Musters 100, welches in Fig. 1 teilweise dargestellt ist. Die Balken stellen hierbei lichtdurchlässige Bereiche dar, durch welche Licht auf das lichtempfindliche Material auftrifft. Die Zwischenräume zwischen den Balken sind lichtun­ durchlässig. Wenn das Ursprungsmuster als erster Be­ lichtungsschritt auf dem lichtempfindlichen Material abgebildet wird, dann wandert Licht durch die Balken A ₁ bis A ₅ hindurch und erzeugt ein latentes Bild von jeweils einer Intensitätseinheit auf der Schicht 200. Wenn das Bal­ kenmuster 100 lagemäßig verschoben wird, werden neue Balken B _1-5 näherungsweise zu einer Stelle bewegt, die zuvor die Balken A _1-5 auf der lichtempfindlichen Schicht eingenommen haben. Die Abbildung der Balken B ₁ bis B ₅ trägt zu einer zusätzlichen Belichtungseinheit des sich auf der Schicht 200 aufbauenden Bildes bei. Jeder der sieben Belichtungsschritte der sieben Balkensätze trägt zur Bildung des latenten Bildes auf der Schicht 200 bei, wobei die Gesamtintensität des latenten Bildes von fünf Balken durch die Kurven 201-205 dargestellt ist. Der Intensitätsbereich des latenten Bildes verläuft jeweils im Bereich von Null bis sieben Einheit, was durch die linke seitliche Skala verdeutlicht wird.

Unter Bezugnahme auf die Abstandsskala an der Ober­ seite der Fig. 2 wird ersichtlich, daß sowohl alle 35 Balken in den sieben Balkensätzen A-G genau zehn Einheiten breit sind, keiner der Sätze zwischen den Balken einen Abstand von genau zehn Einheiten aufweist. Die sieben Balkensätze haben also eine unterschiedliche Ungleichförmigkeit in der Teilung. Das durch die Kurven 201-205 dargestellte latente Bild wird jedoch in einer solchen Weise behandelt, daß der Übergang zwischen Lichtdurchlässigkeit und Lichtundurchlässigkeit oder besser gesagt zwischen Schwarz und Weiß im entwickelten lichtempfindlichen Material stets an den Stellen auftritt, wo eine latente Bildintensität von drei Einheiten oder größer erreicht wird. Das auf dem lichtempfindlichen Material erzeugte resultierende Muster entspricht in Fig. 2 daher der vertikalen Projektion der Teile der Kurven 201-205, die einen Wert von mehr als drei Einheiten aufweisen.

Eine Schwellwertlinie 206 ist bei einem Wert von 3,5 Einheiten eingezeichnet und der Schnitt mit den jeweiligen Kurven 201-205 ist auf den horizon­ tal verlaufenden oberen Maßstab in Fig. 2 projiziert. Hierdurch ergeben sich Balken P _1-5, die einen Teil des Produktionsmusters repräsentieren, welches auf dem lichtempfindlichen Material erzeugt wurde. Die Abstandsskala an der Oberseite der Fig. 2 zeigt, daß das Produktionsmuster der Balken P _1-5 eine wesent­ lich verbesserte Gleichförmigkeit in der Teilung auf­ weist verglichen mit den Balkensätzen A-G des Ur­ sprungsmusters, wobei zur Vereinfachung der Dar­ stellung die Balken P _1-5 jeweils eine Breite von zehn Einheiten und untereinander jeweils einen Ab­ stand von zehn Einheiten aufweisen, was bedeutet, daß hier eine perfekte Teilungsgleichförmigkeit er­ zielt wurde.

Durch Wahl verschiedener Schwellwerte der Inten­ sität des latenten Bildes sind Produktionsmuster erhältlich, welche verschiedene Grade der Gleich­ förmigkeit in der Teilung und Lage aufweisen. Die Bestimmung eines bestimmten Schwellwertes kann auch angesehen werden als eine Auswahl eines bestimmten Teils aller überlagerten Balkenbilder, welche auf dem behandelten lichtempfindlichen Material zurück­ gehalten werden sollen. Die restlichen Balkenbilder werden hierbei ausgeschieden. Die optimale Wahl dieses Schwellwertes resultiert in der Erzeugung eines Balken­ bildes, welches dem Idealmuster nahekommt, wobei solche Bilder verloren gehen, die eine größere Ungleichförmig­ keit aufweisen.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß die Dis­ kussion der Fig. 1 und Fig. 2 sich auf Verhältnisse bezog, die lediglich dem Zweck dienten, daß Ver­ fahren gemäß der Erfindung verständlich zu machen. Aus diesem Grund wurden bei dieser Beschreibung einige Vereinfachungen vorgenommen.

Im nachfolgenden Beispiel fand ein Ursprungsmuster Verwendung, bei welchem auf eine Länge von 25,4 cm 200 Balken mit einer Teilung von 1,27 mm vorgesehen sind. Dieses Ursprungsmuster war aufgebracht auf einer Glasplatte. Die Balken des Ursprungs­ musters wiesen näherungsweise eine gleichförmige Breite von 0,84 mm auf. Der Abstand zwischen be­ nachbarten Balken betrug näherungsweise 0,43 mm. Verschiedene Meßvorrichtungen wurden unter Verwendung dieses Ursprungsmusters hergestellt und bezüglich ihrer Genauigkeit getestet, um eine Ver­ gleichsmöglichkeit mit nach dem vorliegenden Ver­ fahren hergestellten Mustern zu haben. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß der effektivste und praktisch der einzigste Weg zur Prüfung der Teilungsgleichförmigkeit eines solchen Balkenmusters darin besteht, die Genauigkeit eines Lagemeßtransformators zu prüfen, der solche Umformerteile aufweist. Das Ur­ sprungsmuster war ein Negativbild, d. h. die Balken auf der Glasplatte waren transparent, während die Zwischenräume zwischen den Balken lichtundurchlässig waren.

Die Fig. 3 zeigt einen Teil eines Teststreifens einer ersten photographischen Filmplatte mit einer photographischen Emulsion hoher Auflösung, wobei der Teststreifen unter Verwendung einer Testmaske auf die folgende Weise herge­ stellt wurde: Die Testmaske ließ einen 25,4 cm langen Schlitz offen, der von einer lichtundurchlässigen Maske begrenzt wurde. Diese Testmaske wurde in Kontakt mit der unbelichteten Filmplatte gebracht. Belichtet wurde mittels einer Zirconium- Bogenlampe mit 25 Watt. Die Belichtung durch die Testmaske betrug bei jedem Belichtungsschritt 20 lx · s. Die Test­ maske wurde sodann relativ zur Filmplatte um 2,54 mm in einer Richtung parallel zur Länge des Schlitzes verschoben und sodann eine weitere Belichtung um 20 lx · s vorgenommen. Das Verschieben und Belichten um jeweils 20 lx · s wurde 99mal wiederholt. Die Filmplatte wurde sodann entwickelt und fixiert unter Verwendung von vom Hersteller empfohlenen Entwicklern und Fixierflüssigkeit. Auf diese Weise ergab sich ein Teststreifen 300, dessen Endteile 301 und 302 in Fig. 3 dargestellt sind. Der so hergestellte Teststreifen wies eine 100 Sektionen aufweisende Grauskala auf mit einem Belichtungsbereich von 20 bis 200 lx · s, jeweils mit einem Unterschied von 20 lx · s zwischen benachbarten Sektionen. Die neben der Grauskala angebrachten Zahlen zeigen die jeweilige Belichtung in Einheiten von 10 lx · s (eine Einheit = 10 lx · s).

Der Schwärzungsgrad jeder Sektion des Testreifens 300 wurde sodann mit einem Densitometer gemessen. Das Verhält­ nis zwischen Schwärzungsgrad und entsprechendem Belichtungspegel (in logarithmischen Maßstab) ist in Fig. 4 als Kurve 400 wiedergegeben. Im interessierenden Bereich weist die Kurve 400 ein im wesentlichen lineares Verhältnis zwischen der Belichtung (in logarithmischem Maßstab) und dem Schwärzungs­ grad auf und zwar zwischen den Belichtungen von 200 bis 2000 lx · s.

Mittels des Teststreifens 300 wurde sodann ein Kontaktab­ zug auf einer unbelichteten zweiten Filmplatte hergestellt, wobei die Belichtung 260 lx · s betrug unter Verwendung einer Leuchtstofflampe. Die zweite Filmplatte wurde sodann drei Minuten lang in einem geeigneten Entwickler entwickelt und fixiert, wodurch sich ein zweiter Teststreifen 500 ergab, von dem ein Teil 501 in Fig. 5 dargestellt ist. Es wurde ein Filmmaterial mit einem weit größeren Gamma­ wert oder Konstrast als das erste Material verwendet, wodurch sich ein schärferer Übergang vom lichtdurchlässigen zum lichtundurchlässigen Teil ergibt. Der Teil 501 des Test­ streifens 500 stellt den Übergangsbereich zwischen dem lichtundurchlässigen und dem lichtdurchlässigen Teil der zweiten Platte dar, welcher an einer Stelle vorhanden ist, die den Belichtungssektionen zwischen 500 und 600 lx · s des ersten Teststreifens 300 der ersten Platte entspricht. Dieser Übergangsbereich zwischen 500 und 600 lx · s ist in Fig. 4 als Bereich 401 bezeichnet. Weitere Kontaktab­ züge unter Verwendung des ersten Teststreifens 300 wurden bei Platten des zweiten Typs bei unterschiedlichen Belichtungen und Entwicklungen hergestellt, wobei sich zeigte, daß eine erhöhte Belichtung oder eine erhöhte Entwicklungszeit bewirkte, daß der Übergangsbereich beim zweiten Streifen sich ver­ schob in Bereiche oder eine erhöhte Entwicklungszeit bewirkte, daß der Übergangsbereich beim zweiten Streifen sich ver­ schob in Bereiche höherer Belichtungspegel des ersten Test­ streifens 300. Bei einem Kontaktabzug unter Verwendung des ersten Testreifens auf einer Filmplatte des zweiten Typs mit einer Belichtung von 260 lx · s, jedoch anstelle einer Entwicklungszeit von drei Minuten mit einer solchen von sechs Minuten, ergab bei der zweiten Platte eine Ver­ schiebung des Übergangsbereichs in den Bereich von 680 bis 880 lx · s des Teststreifens 300. Dieser verschobene Übergangsbereich ist in Fig. 4 mit 402 bezeichnet. Das zuvor beschriebene Testverfahren ist nicht unbedingt erfor­ derlich, jedoch ermöglichen die Testdaten eine rasche und optimale Wahl der verschiedenen Verfahrensparameter und insbesondere der Festlegung des Schwellwertes für die Inten­ sität des latenten Bildes. Mittels des folgenden Verfahrens ist es möglich, ein Produktionsmuster von Balken herzu­ stellen unter Verwendung des zuvor beschriebenen Ursprungs­ musters, welches aus einem 25,4 cm langen Muster mit 200 Balken bestand. Dieses Ursprungsmuster war auf einer Film­ platte des zweiten Typs angebracht und es wurde ein Kon­ taktabzug auf einer 25,4 cm langen Filmplatte des ersten Typs erzeugt. Der Balken am äußersten Ende des Ursprungs­ musters ist angeordnet über einem Endteil der Filmplatte des ersten Typs. Das lichtempfindliche Material wird durch das Ursprungsmuster beim ersten Belichtungsschritt mittels einer Zirconium-Bogenlampe mit 20 lx · s belichtet. Das Ursprungsmuster wird sodann relativ zum Filmmaterial ver­ schoben längs einer Teilungsstrecke um zwei Teilungen, so daß sich nunmehr drei Balken des Ursprungsmusters über dem Filmmaterial befinden. Dieses wird in einem weiteren Schritt um weitere 20 lx · s belichtet. Diese Verschiebungs­ und Belichtungsschritte werden wiederholt für insgesamt 200 Schritte, so daß 200 Balkenstellen auf dem Filmmaterial jeweils 100mal mit jeweils 20 lx · s belichtet werden. Die Filmplatte wird sodann mittels bekannter Verfahren entwickelt und fixiert und auf einer Filmplatte des zweiten Typs mit hohem Kontrast ein Kontaktabzug hergestellt mit einer Belichtung von 260 lx · s und einer Entwicklungszeit von drei Minuten, wie obenstehend beschrieben. Das resul­ tierende Produktionsmuster umfaßt 200 Balken auf einer entwickelten Filmplatte des zweiten Typs und dieses Produk­ tionsmuster kann dazu dienen, verbesserte Lagemeßtransformatoren herzustellen. Von den gewonnenen Testdaten kann abgeleitet werden, daß der Übergangsbereich auf der Filmplatte des zweiten Typs in einem Bereich zwischen 500 und 600 lx · s Belichtungseinheiten des ersten Materials auftritt. Dies bedeutet also, daß die Bereiche der erste Filmplatte, welche gegen die Bereiche der ersten Filmplatte lagen, die mehr als 600 lx · s Belichtungseinheiten empfingen, völlig transparent sind, während die Bereiche, welche gegen Bereiche der ersten Filmplatte lagen, die weniger als 500 lx · s Belichtungseinheiten empfingen vollständig dunkel, d. h. lichtundurchlässig sind. Da 100 komplette Bilder des Balkenmusters überlagert wurden, um maximal 2000 lx · s Belichtungseinheiten zu ergeben, ist es ersichtlich, daß die Wahl dieser Verfahrensbedingungen im Endeffekt dazu führt, daß 25% der Bildmuster mit weniger gleichförmiger Teilung von den insgesamt 100 Bildmustern eliminiert werden. Dies entspricht dem Verhältnis von 500 lx · s zu 2000 lx · s. Die verbleibenden 75% der Bildmuster sind bezüglich der Teilung gleichförmiger und ergeben insgesamt das zu erzeugende Bild.

Alternativ hierzu kann ein Produktionsmuster er­ zeugt werden durch genau die gleichen Schritte wie zuvor erwähnt, mit der Ausnahme, daß die zweite Filmplatte anstelle von drei Minuten nunmehr sechs Minuten entwickelt wird. Der Übergang zwischen Licht­ durchlässigkeit und Lichtundurchlässigkeit bei dem Muster tritt auf im Bereich zwischen 680 und 880 lx · s, oder in anderen Worten näherungsweise 34% der 100 überlagerten latenten Balkenbilder bleiben unbeachtet für die Herstellung des Produktionsmusters und lediglich die restlichen 66% der latenten Balken­ bildung werden benutzt. Die Unterschiede zwischen diesem Produktionsmuster und einem Produktionsmuster das wie im vorhergehenden Abschnitt beschrieben her­ gestellt wurde, besteht in einer geringen stellungs­ mäßigen Verschiebung der Balkenkanten und in einer kleinen Änderung der Breite des grauen Übergangsbe­ reichs an der Kante jedes Balkens. Diese Differenzen haben jedoch auf die Gleichförmigkeit der Teilung des Produktionsmusters nur geringen Einfluß und ab­ hängig von der genauen Art der Ungleichförmigkeit der Teilung des Ursprungsmusters weist das eine oder das andere Produktionsmuster eine besssere Teilungs­ gleichförmigkeit auf als das andere.

Obwohl es für das Ausüben der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich ist, ist es doch vorteilhaft, wenn alle Belichtungsschritte vorgenommen werden im Be­ reich des im wesentlichen linearen Teils der Schwär­ zungs-Belichtungskurve, so daß jeder Schritt zu einem exponentiell gleichen Betrag der Schwärzung beiträgt. Die Kurve 400 für das erste Material gemäß Fig. 4 weist nur relativ kurze Kurventeile auf, bei denen eine Nicht-linearität vorhanden ist, speziell im Belichtungsbereich zwischen 0 bis 200 lx · s, so daß lediglich zehn Belichtungen mit jeweils 20 lx · s erforderlich sind, um den im wesentlichen linearen Teil der Kurve zu erreichen. Die restlichen 90 Be­ lichtungsschritte verlaufen in diesem Sinne "linear". Um sicherzustellen, daß alle Belichtungsschritte in dem im wesentlichen linearen Teil der Kurve 400 vorgenommen werden, ist es möglich, das erste Material zuvor mit 200 lx · s zu belichten, bevor das zuvor beschriebene Verschieben und Belichten in der angegebenen Schritt­ folge vorgenommen wird.

Die Wahl der Verfahrensparameter kann weiterhin er­ klärt werden anhand der Fig. 6, die eine Kurve 600 wie diejenige Kurve 500 des ersten Materials zeigt, mit einem im wesentlichen linearen Schwärzungsbereich zwischen einem niederen Belichtungswert 601 und einem höheren Belichtungswert 602. Ein Belichtungswert 603 zwischen den Werten 601 und 602 wird gewählt aufgrund der Schärfe des Übergangsbereichs in einem Abzug mit dem zweiten Material an einer Stelle entsprechend einem Belichtungs­ wert 603 eines Teststreifens. Eine Gesamtzahl von Belichtungsschritten und ein vorbestimmter Anteil dieser Schritte deren latente Bilder im Produktions­ muster zurückgehalten werden sollen, werden sodann festgelegt. Mit diesen so gewählten Werten kann so­ dann die Größe der Belichtung bei den einzelnen Be­ lichtungsschritten die Größe der vorerwähnten Vor­ belichtung bestimmt werden. Dies geschieht wie nach­ folgend beschrieben. Da die Gesamtzahl der Be­ lichtungsschritte durchzuführen ist bis zum höheren Belichtungswert 602 und die latenten Bilder eines Teils der Gesamtschritte festgehalten werden sollen, muß der Teil der Schritte zwischen den Be­ lichtungswerten 603 und 602 durchgeführt werden und deshalb ist die Schrittgröße gleich der Differenz zwischen den Belichtungswerten 603 und 602, dividiert durch den vorbestimmten Anteil der Gesamtschritte. Die restlichen Schritte werden vorgenommen bei Be­ lichtungen unterhalb des Wertes 603 und nehmen einen Belichtungsbereich ein, der gleich der Belichtungsschritt­ größe mulitpliziert mit der Zahl der verbleibenden Schritte ist. Liegen diese Werte fest, dann wird der Wert der Vorbelichtung, mit dem die gesamte Filmplatte des ersten Typs gleichförmig belichtet wird, bevor die Folge der Be­ lichtungsschritte beginnt, gefunden als Wert gleich dem gewählten Belichtungswert 603 weniger dem Produkt aus dem Belichtungsschrittwert und der Zahl der verbleibenden Schritte.

Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 6 durch ein Beispiel erläutert. Wird der höhere Belichtungswert 602 von 2000 lx · s nach einer Gesamtzahl von 100 Schritten erreicht, und sollen 60 der 100 latenten Bilder über dem gewählten Belichtungswert 603 von 900 lx · s zurückgehalten werden, dann beträgt der Wert des einzelnen Belichtungsschritts (2000-900)/60, oder 18,3 lx · s. Der Vorbelichtungswert 604, mit dem die Platte des ersten Typs zuvor belichtet wird, beträgt 900-18,3 · (100-60), oder 168 lx · s.

Im dargestellten Beispiel nach Fig. 6 nimmt die Vorbelichtung den Teil der Kurve 600 vom Ausgangs­ punkt bis zum Punkt 604 ein und diese Kurve ent­ spricht einem Belichtungswert von 170 lx · s. Die ersten 40 Belichtungsschritte von jeweils 18,3 lx · s nehmen den Bereich zwischen den Punkten 604 und 603 der Kurve 600 ein. Die verbleibenden 60 Schritte treten im Bereich zwischen den Punkten 603 und 602 auf. Nach erfolgter Entwicklung des ersten Materials und einem darauffolgenden Kontaktabzug auf einer Filmplatte des zweiten Typs weist das resultierende Produktionsmuster eine Zusammensetzung aus 60 mehr gleichförmiger ge­ teilten Balkenmuster der insgesamt 100 überlager­ ten Muster auf, während 60 dieser Muster die eine weniger gleichförmige Teilung aufweisen unbeachtet bleiben. Es ist selbstverständlich, daß der Bildan­ teil der festgehaltenen Balkenmuster an irgendeinem Punkt der Folge der 100 Schritte auftreten kann, d. h. in einem Bereich entweder zwischen den Punkten 604 und 603 oder in einem Bereich zwischen den Punkten 603 und 602.

Zum Testen der Genauigkeit eines Produktionsmusters eines Teils eines Lagemeßtransformators wurde wie folgt vorgegangen: Ein Ursprungsmuster mit 200 Balken mit einer im wesentlichen gleichförmigen Teilung von 1,27 mm auf einer 25,4 cm langen Glasplatte wurde zur Herstellung von vier Skalenteilen eines Lagemeßtransformators verwendet. Für jedes Skalenteil wurde das Ursprungs­ muster kontaktübertragen mittels ultraviolettem Licht auf eine lichtempfindliche ätzbare Schicht. Diese lichtempfindliche Schicht bedeckt eine 0,051 mm dicke Kupferschicht, welche auf einem 9,5 mm dicken Stahlträger ange­ ordnet ist. Zwischen dem Stahlträger und der Kupfer­ schicht ist eine dünne dielektrische Schicht ange­ ordnet. Die lichtempfindliche Schicht und die Kupfer­ schicht wurden mittels bekannter photochemischer Ätz­ techniken behandelt, um ein Muster von Leiterstücken auf dem Stahlträger zu erzeugen.

Eine schematische Darstellung eines induktiv arbeitenden, linearen Lagemeßtransformators 700 ist in Fig. 7 gezeigt. Das Skalenteil 701 des Meßtransformators ist zusammen­ gesetzt aus einer Windung 702 aus Kupferleitern, be­ stehend aus 200 parallel zueinander verlaufenden Leiterstücken mit einer Teilung von 1,27 mm. Die Enden der Leiterstücke sind abwechselnd mit den be­ nachbarten Enden verbunden, so daß sich eine sinus­ förmige Windung ergibt, wie dies schematisch die Fig. 7 zeigt. Ein Schieber 703 mit zwei Sektionen 704 und 705 mit Windungen gleicher Teilung, die zueinan­ der um 90° phasenverschoben sind, ist parallel und im Abstand zur Skalenwindung 702 angeordnet, wobei der Schieber 703 eine Linearverschiebung relativ zur Skalenwindung 702 längs der Länge der Skala 701 auszuführen vermag. In Fig. 7 ist die Skalenwindung 702 neben den Schieberwindungen 704 und 705 gezeigt, jedoch ist der Schieber 703 tatsächlich über den Skalenteil 701 angeordnet, wobei beide Teile durch einen schmalen Luftspalt voneinander getrennt sind. Jeder Zyklus der Skalenwindung 702 umfaßt 2,54 mm und kann angesehen werden als Darstellung eines Ver­ änderungswinkels von 360°. Die Schieberwindungssektionen 704 und 705 werden erregt durch zwei Signale einer Grundfrequenz, deren jeweilige Amplituden proportional dem Sinus und dem Cosinus eines bestimmten Winkels R innerhalb eines Zyklus der Skalenwindung 702 sind. Diese Signale werden durch einen Sinus- und einen Cosinusgenerator 706 und 707 erzeugt. Als Ergebnis der Schiebererregung wird in der Skalenwindung 702 ein Fehlersignal induziert. Die Amplitude dieses Fehlersignals ist proportional der Differenz zwischen der tatsächlichen Relativstellung und der gewünschten Relativstellung zwischen Skala und Schieber 701 und 703, wobei die Sollstellung durch den Winkel R innerhalb eines Zyklus bestimmt ist. Stimmt die relative Iststellung mit der relativen Sollstellung zwischen Schieber und Skala 701 und 703 innerhalb eines 2,54 mm langen Zyklus überein, d. h. ist der Winkel R innerhalb dieses Zyklus erreicht, dann geht das Fehlsignal, welches am Spannungsmesser 708 gemessen wird, auf den Wert Null zurück.

Die vier Skalenteile mit den vier Ur­ sprungsmustern wurden bezüglich ihrer Meßgenauig­ keit getestet durch Vergleich der elektronisch er­ mittelten Werte der Schieberstellung längs der Länge der Skala mit den tatsächlichen Schieberstellungen, welche gemessen wurden mittels eines Laser Interfero­ meters. Die Resultate dieser vier Genauigkeitsversuche sind in Fig. 8 durch die Kurven 801 bis 804 wiedergegeben.

Das gleiche Ursprungsmuster wurde sodann dazu ver­ wendet, vier Produktionsmuster nach dem hier vor­ liegenden Verfahren herzustellen. Das Ursprungs­ muster aus 200 Leiterstreifen auf einer Glasplatte wurde mittels Kontaktabzug ohne Vorbe­ lichtung auf eine Filmplatte des ersten Typs übertragen, wobei wie zuvor beschrieben, eine Anfangsbelichtung von 20 lx · s vorgenommen wurde, sodann um zwei Teilungen verschoben und abermals mit 20 lx · s belichtet wurde. Das Verschieben und die Belichtungs­ schritte wurden insgesamt 200mal wiederholt. Die Filmplatte wurde sodann entwickelt und wie zuvor be­ schrieben fixiert zur Herstellung eines Zwischen­ musters von 200 Balken, wobei jeder Balken jeweils 100mal mit je 20 lx · s belichtet wurde. Dieses Muster von 200 Balken wurde sodann kontaktübertragen auf eine Filmplatte des zweiten Typs bei einer Belichtung von 260 lx · s. Diese Platte wurde drei Minuten entwickelt und sodann fixiert zur Erzeugung eines Produktionsmusters von 200 Balken. Dieses Produktions­ muster wurde sodann in der gleichen Weise und unter denselben Bedingungen verwendet und geprüft, wie dies vorbeschrieben wurde. Die Resultate des Ge­ nauigkeitsversuches sind in Fig. 9 durch die Kur­ ven 901 bis 905 wiedergegeben. Durch Vergleich der Fig. 8 und 9 zeigt sich, daß eine beträchtliche Er­ höhung der Teilungsgenauigkeit und damit der Meßge­ nauigkeit erreicht wurde bei Verwendung von Trans­ formatorenteilen, die gemäß der vorliegenden Erfin­ dung hergestellt wurden. Ein Vergleich der Spitzen­ werte zeigt, daß in Fig. 8 die Fehlerkurve 802 einen Maximalfehler von 0,0087 mm aufweist, während der maximale Fehlerwert von Spitze zu Spitze bei der Kurve 902 lediglich 0,0052 mm beträgt. Dies bedeutet also, daß die Fehlerbreite bei Fig. 9 nur die Hälfte der Fehlerbreite bei Fig. 8 ist. Die Kurven von Fig. 9 zeigen deutlich, daß sie gleichmäßiger verlaufen als diejenigen von Fig. 8 und eine weit größere Genauig­ keit pro Abstandseinheit des Wegs aufweisen. Beim zuvor beschriebenen Verfahren wurde photografisches Material auf Silber-Halogenidbasis verwendet, jedoch kann auch jedes andere lichtempfindliche Material hierfür verwendet werden.

Das zuvor beschriebene Verfahren ist auch geeignet zur Herstellung von linearen optischen Gittern und zur Herstellung eines Musters von radialen Strichen, wie sie zur Lagenmessung bei optischen Lagemeßge­ räten benötigt werden.

Wie schon zuvor erwähnt, ist es ohne weiteres möglich, nach Durchführung des Verfahrens das Ursprungsmuster durch das bessere Produktionsmuster zu ersetzten und nach weiterer Durchführung des Verfahrens kann dieses Produktionsmuster durch das abermals verbesserte neue Produktionsmuster ersetzt werden. Durch mehrmaliges Wiederholen kann praktisch ein Muster erzeugt werden, welches eine ideale Teilung aufweist.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Teils eines Lagemeß­ transformators mit einem Muster von in gleichmäßiger Teilung angeordneten Balken mittels eines photoopi­ schen Verfahrens unter Verwendung einer Maske, die ein Produktionsmuster dieser Balken aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein Ursprungsmuster (100) verwendet wird, daß eine Vielzahl von Balken (101-105) mit einer im wesent­ lichen gleichförmigen Teilung aufweist,
• b) dieses Ursprungsmuster (100) durch Belichtung auf einem ersten unbelichteten lichtempfindlichen Mate­ rial (300) abgebildet wird, das zwischen einem nie­ deren und einem hohen Belichtungswert eine logarith­ mische Belichtungs-Schwärzungscharakteristik (400, 600) aufweist, und
  • b₁) eine erste Abbildung mit einem ersten Belichtungs­ wert erzeugt wird, die einen Bruchteil des hohen Belichtungswerts darstellt,
  • b₂) danach das Ursprungsmuster (100) relativ zum ersten lichtempfindlichen Material (300) um ein Ganz­ zahliges der Teilung verschoben und danach eine zweite Abbildung mit einem ersten Belichtungswert erzeugt wird,
  • b₃) dieses Verschieben und Abbilden mehrmals wieder­ holt wird zur Erzeugung eines latenten Bildes (201-205) überlagerter Balken (A-G) des Ursprungs­ muster (100),
• c) das erste lichtempfindliche Material (1300) sodann entwickelt und fixiert wird,
• d) das dabei entstehende Zwischenmuster durch Be­ lichtung auf einem zweiten unbelichteten licht­ empfindlichen Material (500) abgebildet wird, das im Vergleich zum ersten Material (300) eine steilere Belichtungs-Schwärzungscharakteristik aufweist, und
  • d₁) derjenige Teil (P ₁-P ₅) des Zwischenmusters ab­ gebildet wird, der durch einen Zwischenbelichtungs­ wert (401, 402, 603) des latenten Bildes (201-205) erhalten wurde, der zwischen dem niederen und dem hohen Belichtungswert liegt und
• e) danach das zweite lichtempfindliche Material (500) zur Erzeugung des Produktionsmusters entwickelt und fixiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste lichtempfindliche Material (300) vor der Abbildung des Ursprungsmusters (100) einer Vorbelichtung (604) unterworfen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Belichtungswert gleich der Differenz zwischen dem hohen und dem nie­ deren Belichtungswert (602 bzw. 604) dividiert durch die Gesamtzahl der Belichtungsschritte ist, und der niedere Belichtungswert gleich dem Vorbelichtungswert (604) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Belichtungswert gleich der Differenz zwischen dem hohen Belichtungswert (602) und dem Zwischenbelichtungswert (603) dividiert durch die Anzahl der Belichtungsschritte zwischen dem hohen Belichtungswert (602) und dem Zwischenbelichtungswert (603) ist und die Vorbelichtung (604) mit einem Wert vorgenommen wird, der gleich dem Zwischenbelichtungs­ wert (603) abzüglich dem Produkt aus dem ersten Be­ lichtungswert und der Anzahl der Belichtungsschritte bis zum Erreichen des Zwischenwertes (603) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ursprungsmuster (100) ge­ bildet wird durch ein nach Verfahren hergestelltes Produktionsmuster.