NO794241L - Anordning ved korrigering av lineaere feil i posisjonsmaalingstransducere. - Google Patents

Abstract

Anordning ved korrigering av lineære feil i posisjonsmålings-transducere.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en presisjonsmåling transducer som to relativt bevegelige, elektrisk koblede innretninger,

og særlig vedrører oppfinnelsen en innretning i en slik trans-

ducer som.har midler for å justere en dimensjon av nevnte innretning for å korrigere for lineære feil i en eller flere elektriske mønstre festet til overflaten av en slik innretning.

Presisjonsmålingstransducere som har to relativt bevegelige innretninger, hvor hver innretning av adskilt fra den andre og har

et elektriske<koblingsmønstre plassert på motvendende overflater .

av disse, er vel kjent i teknikken. Ved sin drift, er minst et av mønstrene på. en av • innretningene elektrisk energisert og et utgangssignal detekteres på minst et av mønstrene på den andre innretningen for å gi en indikasjone av den relative posisjonen for de to innretningene.

(r)

Transducere av denne typen fremstilles under varemerket INDUCTOSYN^^ av Farrand Industries, Inc., USA og den elektriske kobling mellom kretsmønstrene på overflaten av innretningene kan være av den elektromagnetiske typen som beskrevet i US-patent nr. 2.7 99.835 eller av den elektrostatiske typen som beskrevet i US-patent nr. 3.9 61.318. Den relative bevegelse mellom transducerne kan være enten lineær eller roterende. Den foreliggende oppfinnelse er imidlertid begrenset til transducere for presisjonsmålingen av lineære dimensjoner.

De elektriske koblingsledende mønstre på overflatene av trans-ducerelementene, som beskrevet i nevnte patenter, har flertall av deler med nøyaktig jevn stigning og lengde. Små avvik fra eller variasjoner i stigning eller lendge frembringer betydelige virkninger på nøyaktigheten og presisjonen av de involverte transducere.

Typisk kan en av transducérinnretningene, kalt en "målestokk" innretning, forsynes raed et rektangulært periodisk bølgemønster av i alt vesentlig jevn stigning, og den andre transducer innretningen, kalt en "glider" kan forsynes med to separate rektangulære periodiske bølgemønstre ("sinus og cosinus" viklinger),

idet de to mønstrene er anordnet i romkvadratur, dvs. et av de

to mønstrene er adskilt relativt det andre med•N+ Aj 4 , hvor N er et helt tall og er bølgelengden av de to periodiske glider-mønstrene. Ved elektrisk drft av transduceren, plasseres de to innretningene, målestokk og glider, med et luftgap mellom disse, idet målestokk og glidermønstrene er elektrisk koplet, slik at når målestokkmønsteret energiseres av en vekselspenning, fremtrer to . separate sinus og cosinus spenninger over henholdsvis de to gliderviklingene, hvilke indikerer den relative lineære posisjonen for målestokken og glideren uttrykt i grader av.en sirkel, hvor 360° representerer en bølgelengde av transducermønsteret. Alternativt kan sinus og cosinus viklingene i gliderinnretningen eksiteres nå passende måte. for å bestemme en spesiell relativt posisjon mellom målestokk og glidermønstrene, og et elektrisk signal vil følgelig bli indusert over målestokkviklingen, hvis amplitude indikerer forskjellen mellom den bestemte posisjonen og den faktiske relative posisjon mellom målestokk og glider-elementene.

Generelt lages de elektriske mønstre for transducerne ved:en foto-fremstillingsprosess. Dette involverer et antall av trinn inn-befattende:

1) ' å lage den fotografiske masken for mønsteret på glass,

2) å feste en ledende metall plate på et basismateriale,

3) å gjøre den ledende platen følsom med et såkalt "fotoresist" materiale,

4) å belyse "fotoresisten" med det fotografiske negativet,

5) å fremkalle "fotoresisten", og

6) å etse det metalliske platemateriale.

Hver av disse prosesser kan introdusere feil,' særlig lengdefeil eller mønsterstigningsfeil.

Det er funksjon ved den foreliggende oppfinnelse å justere for slike variasjoner i mønsterlengde som kan være til stede -i disse elektriske mønstre ved mekanisk å variere noe dimensjonen av substratorganet på hvilket de er festet for således å forbedre den resulterende nøyaktighet av transduceren.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en innretning ved en 'posisjonsmålingstransducer, hvor transduceren har. to relativt bevegélige elektriske koplede elementer, idet innretningen omfatter en basis med et elektrisk koplingselement festet til en overflate av denne, idet elementet har en langsgående akse. Innretningen har videre en åpning som er parallell med nevnte langsgående akse, og midler for innføring i nevnte åpning for endring

av lengden av basisen langs nevnte langsgående akse.

Oppfinnelsen muliggjør videre inkluderingen av et flertall elektriske koplingselementkretser festet til overflaten av basisen, idet disse kretser har den samme langsgående akse felles, hvor basisen har minst en uttagning på tvers av aksen mellom disse kretser.

Oppfinnelsen skal nå nærmere beskrives under henvisning til vedlagte tegninger.

Fig. 1 er et perspektivriss av en første særlig utførelsesform

av en posisjonsmålingstransducerinnretning ifølge den foreliggende

'oppfinnelse. Fig. 2 er et tverrsnittriss av innretningen i fig. li en operasjonsmodus

Fig. 3 er et sideriss fra venstre av innretningen i fig. 2.

Fig. 4 er et tverrsnittriss av innretningen i fig. 1 i en andre operasjonsmodus. Fig. 5 er et toppriss av en andre særlig utførelsesform. av en posisjonsmålingstransducer basisinnretning ifølge den foreliggende-oppfinnelse. Fig. 6 er ét sideriss sett fra venstre av transducerbasisinn-•retningen i fig. 5.'Fig. 7 er et bunnriss av transducerbasisinnretningen vist i fig. 5.

Fig. 8 er et sidesnitt riss- gjennom linjen 8-8 i fig. 7.

Fig. 9 er et utspilt riss av midler som er innførbare i åpningen i basisinnretningen i fig. 5-8 for komprimering av basisinnretningens lengde.. Fig. 10 er et utspilt riss av midler som er innførbare i åningen i basisinnretningen i fig. 5-8 for plassering av basisinnretningen i strekk. Fig. 1 viser i perspektiv en første utførelsesform' av den foreliggende oppfinnelsen som har en målestokkinnretning av en lineær-^R)

Inductosyn-'v transducer. i hvilken en bas isblokk 1.0 av stål med en

lengde av 76,2 mm, bredde lik 25,4 mm og tykkelse 9,5 mm har

to monteringshull 12, 13 gjennom seg, ved hjelp av hvilke blokken 10 kan monteres på en maskinverktøybenk eller annet objekt. Et

ledende målestokkmønster 16 av trykt krets typen festes" til overflaten av blokken 10 ved hjelp av et isolerende klebemiddellag

(ikke vist). Målestokkmønsteret 16 har en gjentatt rektangulær bølgeform med en periode lik 5,08. mm. Terminaler 18 og 20 er tilv.eiebragte ved hver ende av mønsteret til hvilke elektriske forbindelser kan gjøres ved den reelle bruk av målestokkinn-retningen som en del av en målende elektrisk transducer. Måle-, stokkmønsteret har en langsgående akse . 2.2 langs lengden av basisblokken 10.

Et sylindrisk hull 24, som har en diameter av 4,22 mm er blitt båret gjennom en basisblokk 10 parallelt med den langsgående ak-.sen 22. Den -venstre enden 38 av hullet 24 (fig. 2) er blitt utvidet til en. diameter ,av 6,3 mm i en dybde av 9,5 mm og gjenget til å motta en 1/4-28 gjenget skrue. Fig. 2 og -3 viser hullet 24 i nærmere detalj. Den høyre enden 40 av hullet 24 er også gjenget for å motta en 8-32 gjenget skrue.

Fig. 1 viser- også en gjenget bolt 26 .av stål' som anvendes i en operasjonsmodus av den foreliggende oppfinnelse for å korte eller komprimere lengden av blokken 10, for derved å gjøre lengden av målestokkmønsteret 16 på overflaten av blokken 10 kortere. Bolten 26 har et bolthode 28 med diameter 6,3 mm i en lengde av 7,4 mm, et skulderparti 32 med en diameter lik 4,16 mm i en lengde av 1,8 mm og et skaft 34 med diameter lik 4,16 mm. Den høyre enden 36 av bolten 26 er blitt gjenget med en 8-32 gjenge i en lengde av 8,8 mm. En sekskantet fatning 30 er tilveie-brakt i bolthodet 28.

Fig. 2 viser bolten 26 innført i åpningen eller hullet 24 i blokken 10 for anvendelse i den første eller kompresjonsopera-sjonsmodusen ifølge oppfinnelsen. I denne modus skrus bolten

34 inn i den gjengede enden 40 ved hjelp av en passende skru-nøkkel i fatningen 30. En trykkpakning 42 av metall plasseres med fordel mellom bolthodet 28 og den innerste enden av den utvidede inngangen 38 til hullet 24. Ettersom bolten tilstram-mes i hullet 24, har det en tendens til å komprimere lengden av blokken 10 mellom inngangspartiet 24 og endepartiet 40, hvorved "lengden mellom disse posisjoner innkortes.- Transducermålestokk-mønsteret 16 på overflaten av blokken får også tendens til å

bli komprimert i lengde, hvorved den nominelle 5,08 mm syklus for mønsteret innkortes til en større eller mindre grad.

Fig. 4 viser den nærværende oppfinnelse i en andre operasjonsmodus. Her er fremstillingen av blokken 10 identisk med den som er beskrevet i forbindelse med fig. 1-3. Imidlertid blir det i stedet for å innføre en gjenget bolt 26 i hullet 24 an-vendt tre separate elementer for å plassere blokken i den andre eller strekk modusen. Den gjengede endepluggen 24 er vist skrudd inn i endepartiet 40 av hullet 24 ved hjelp av en passende skru-nøkkel (ikke vist) som kan innføres i en sekskantet fatning 45 dannet i en ende av pluggen 44. Den indre enden av den gjengede pluggen 24 er fortrinnsvis koppformet.

En sylindrisk stang 46 blir så innført i hullet 24.. Den høyre enden av stangen 4 6 er avrundet til å passe mot den koppformete

enden av pluggen 44. Til sist blir et gjenget sett skrue-element 48 som har en sekskantet fatning 49 i en ende gjenget ved hjelp av en skrunøkkel (ikke vist) inn i det gjengede partiet 38 av hullet 24. Ettersom den gjengede pluggen 44 og det gjengede skrue-elementet .48 skrus relativt tettere i hullet .24, hviler de på endene av stangen 4 6 som bevirker den til å gå i kompressjon eller endog å bøye seg. Ettersom stangen 46 komprimeres innen-for hullet: 24, får den tendens til å forlenge den langsgående dimensjon av blokken 10, og derved tendens til å .forlenge den

nominelle romsyklus av 5,08 mm for målestokkmønsteret 16 på-blokkens 10 overflate.

Fig. 5-10 viser en andre spesiell utførelsesform av den foreliggende o<p>pfinnelse i hvilken en gliderinnretnina i en Induk-tosyn^ transducer kan, i en første operas jonsmodus justeres slik at kvadraturseparasjonen mellom to elektriske mønstre på overflaten av glideren innkortes, og i en andre o<p>erasjonsmodus kva.draturavstanden kan økes.

En stålglider basis 100, som er 3.8,1 mm i firkant og 7,87 mm tykk er forsynt med to gjengede monteringshull 102, 104 ved

hjelp av hvilke gliderbasisen 100 kan festes til bevegelig objekt slik som et maskinverktøy. På overflaten av gliderbasisen 100. er festet to separate ledende glidermønstre 106

og 108 ved hjelp av et isolerende klebemiddel (ikke vist). Et sinus mønster bestående av to rektangulære bølgeseksjoner 106, 106' er interfolierte med et cosinus mønster som har to tilsvarende rektangulære b.ølgemønstre 108, 108'. Stolpene (vist vertikalt i fig. 5) av hvert av mønstrene har den samme 5,08 mm syklus, men sinus og cosinus mønstrene 106, 106' og 108, 108' har henholdsvis en relativ forskyvning- lik N+ A_/4 horisontalt fra hverandre for å plassere dem i romkvadratur, slik som beskrevet ovenfor. Sinusmønsteret har endeterminaler 110 og 110' til hvilke ytre kretser kan festes. Endeterminalene 112 og 112' er tilsvarende tilgjengelige for cosinus mønsteret.

En s<y>lindrisk■åpning 116 har en langsgående akse 114 båret gjennom gliderbasisen 100 under og på tvers av glidermønsterstolpene.

Åpningen 116 har en inngang 118 med diameter lik 5,31 ran og lengde lik 9,52 mm gjenget for en 1/4-28 gjenging-. En sentral sylindrisk del 120 er 0,42 mm i diameter med en lengde lik 19,05 mm. Et endeparti 122 er også 9,52 mm langt og gjenget.for en 8-32 gjenging. Tre uttatte spalter 124, 126 og 128 er dannet på under-siden av glideren under gliderkvadraturmønstrene. Disse spalter 124, 126 og 128 forløper på tvers av den langsgående aksen 114, og er plassert i posisjoner mellom de to kvadraturmønstrene, dvs. den uttatte spalten 124 ligger, mellom den første seksjon 106 av sinus mønsteret og den første seksjonen 108 av cosinus mønsteret.

Spaltene 126 ligger mellom den første seksjonen 108 av cosinus-mønsteret og den'andre seksjonen 106' av sinus mønsteret. Den

uttatte spalten 123 er plassert i rommet mellom den andre seksjonen 106' av sinus mønsteret og den andre seksjonen 108' av cosinus mønsteret. De uttatte spalter 124, 126 og 128 er 1,6 mm brede, og som vist i fig. 5-8 har de en maksimum dybde av en-halvpart av tykkelsen av basisen 100. De uttatte spalter kunne også gjøres til å gå fullstendig gjennom tykkelsen av basisen 100, ettersom, slik som beskrevet i det etterfølgende, deres hensikt er å svekke den strukturelle styrke av basisen.100 ved

■disse spesielle steder.

Fig. 9 viser et første sett 130 av elementer innførbare i åpningen 116 av gliderbasisen 100 for å redusere kvadraturavstanden for kvadraturmønstrené. Det første settet. 130. innbe-fatter en kompresjonsbolt'132 som har et ugjenget bolthode 134 som har lengde 7,52 mm og diameter lik 5,38 mm. Et skulderparti 138 er 7,62 mm langt og 4,16 mm i diameter. Et kompresjonsbolt-skaftparti 140 er 4,14 mm i diameter. Kompresjonsbolten 132 •har også et gjenget endepart 142 som er 9,52 mm langt gjenget med en 8-32 gjenge. Til sist er en presspakning 144 tilveie-bragt for å passe over enden av kompresjonsbolten 132 og på skulderpartiet 138 mot bolthodet 134.

I den første eller kompresjonsoperasjonsmpd.usen ved denne andre . spesielle utførelsesform,- blir kompresjonsbolten 132 med trykk pakningen 144 på plass innført i .åpningen 116 av gliderbasisen 100, og ved hjelp av en sekskantet skrunøkkel (ikke vist) som passer med fatningen 136, blir bolten 132 innskrudd og partiet 142 skrues inn i det gjengede endepartiet 122 av åpningen 116. Ettersom kompresjonsbolten 132 fortsatt strammes, får den ten-' dens til å. komprimere basisblokken 100 langs aksen 114, og ettersom den strukturelle lengden av blokken 100 er blitt svekket ved stedene for de uttatte spalter 124, 126, 128 (dvs. stedet for adskillelsen mellom kvadraturmønstrené), har det en tendens å redusere kvadraturavstanden mellom kvadraturmønstrené 106, 106' og 108, 108

Fig. 10 viser et andre sett 146 av elementer innførbare i åpningen

116 av basisen 100 for å øke. kvadraturavstanden mellom kvadratur-mønstrené. En gjenget settskrue 148 har en lengde lik 7,92 mm og en diameter lik 6,35 mm med en 1/4-28 gjenge. Settskruen 148 forsynes med en sekskantet fatning 150. En sylindrisk kom-pres jonsstang 152 er 21,8 mm lang og 4,16 mm i diameter. Stangen 152' er med fordel avrundet halvkuleformet ved en ende, slik som vist. Til :sist er en gjenget plugg 154 som har en lengde lik 9,52 mm og en diameter 4,16 mm gjenget langs sin ytterside med en 8-32 gjenge. Pluggen 154 har en sekskantet fatning 156 ved

■en ende og en koppformet fordypning ved den andre, slik som vist i fig. 10.

I den andre eller strekkoperasjonsmodusen for denne andre ut-førelsesform av oppfinnelsen, innføres stangen 152 (avrundet ende først) inn i åpningen 116 av gliderbasisen 100 gjennom inngangspartiet 118. Settskruen 148 og pluggen 154 blir så skrudd (ved hjelp av en sekskantet skrunøkkel, ikke vist) inn i henholdsvis inngangspartiet 118 og endepartiet 122 av åpningen' 116. Ettersom settskruen 14 8 og pluggen 154 skrues nærmere hverandre, hviler de mot endene av stangen 152, hvilket bevirker den til å'gå. i kompresjon og utføre en strekk-kraft på gliderbasisen

100 langs den - langsgående aksen 114. Denne strekk-kraft bevirker avstandene mellom kvadraturmønstrené 106, 106' og \ 08, 108' til å øke, ettersom strukturen av basisen 100 er blitt relativt svekket ved hjelp av de uttatte spalter 124 , 126., 128 ved disse ;posisjoner.

Som man vil ha sett, er derfor to spesielle- utførelsesformer

av den foreliggende oppfinnelse blitt beskrevet. I den første utførelsesformen, kan en posisjonsmålingstransducer målestokkinnretning testes i.i forbindelse med et elektrisk koplet, relativt bevegelig gliderelement for å bestemme dens' nøyaktighet i transduceren. Avhengig av naturen av eventuelle feil som observeres, kan lengden eller stigningen av målestokkmønsteret 16 (se fig. 1-4) justeres til å være kortere eller lengre ved hjelp av den enkle gjengede bolten 26, eller ved hjelp av de tre.elementene 44, 46 og 48, for å korrigere eller redusere den observerte feil.

På tilsvarende måte, i den andre angitte utførelsesform (se fig. 5-10) kan en transducer gliderinnretning som har et flertall elektriske glidermønstre plassert i romkvadratur testes i forbindelse med et elektrisk koplet relativt bevegelig målestokk— element for å bestemme dets nøyaktighet ved posisjonsmåling. Igjen, avhengig av naturen av den feil som observeres, kan kvadraturavstanden mellom de elektriske glidermønstre justeres til å være mindre eller større ved hjelp av henholdsvis de inn-førbare elementer 130 og 146, for således å redusere den ob-serverbare feilen i transduceren.

Claims (9)

1. Innretning ved en posisjonsmålingstransducer, idet nevnte transducer har to relativt bevegelige, elektrisk koplete elementer, karakterisert ved at nevnte innretning omfatter en basis som har et elektrisk koblingselement festet til en overflate av denne, idet nevnte element har en langsgående akse og nevnte basis videre har en åpning i seg parallell med nevnte langsgående akse, og midler for innføring i nevnte åpning til endring av lengden av nevnte basis langs den langsgående aksen.

2. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte basis har et flertall elektriske koplingselementkretser festet til en overflate av seg,, hvor nevnte kretser har nevnte langsgående akse felles, og at nevnte basis har minst et uttatt parti på tvers av nevnte akse mellom nevnte kretser.

3. Innretning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte midler for innføring omfatter midler for å komprimere og innkorte basisen langs nevnte langsgående akse.

4'. Innretning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte midler for innføring omfatter midler for strekking og forlengelse av nevnte basis langs nevnte langsgående akse.

5. Innretning som angitt i krav 1 eller 2, . karakterisert ved at nevnte midler for innføring omfatter midler for både strekking og, alternativt, komprimering av nevnte basis langs nevnte langsgående akse.

6. Innretning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte midler for innføring videre omfatter midler for komprimering av nevnte basis langs nevnte langsgående akse og midler for strékkbelastning av nevnte basis langs nevnte langsgående akse, og at et av nevnte to midler kan velges for innføring i nevnte åpning.

7. Innretning som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte åpning har en inngangsende og en utgangsende som er gjenget til å motta et gjenget element, og at nevnte midler for innføring omfatter en gjenget bolt for innføring i nevnte åpning, idet nevnte bolt har et hodeparti og et gjenget endeparti, hvorved nevnte gjengede bolt kan innføres i nevnte åpning og nevnte gjengede endeparti kan skrues ■ inn i den gjengede utgangsenden av nevnte åpning, og ved ytterligere skruing hodepartiet av nevnte bolt kan bringes i kontakt med en motyendende overflate av nevnte åpning, og ytterligere skruing av bolten inn i åpningen ut-øver en komprimerende kraft på nevnte basis.langs nevnte langsgående akse.

8. Innretning som angitt i krav 4, karakterisert ved at nevnte åpning har et inngangsparti og et utgangsparti, hvor hver av nevnte partier er gjenget til å motta et gjenget element, og at nevnte midler for innføring omfatter et. ■gjenget pluggelement for innføring i det gjengede utgangsparti av nevnte åpning, et gjenget boltelement for innføring i det gjengede inngangspartiet av nevnte åpning og et skaftelement for innføring i nevnte åpning mellom nevnte gjengede plugg og boltelementer, hvorved ved innføring av nevnte skaftelement i nevnte åpning, og ved innskruingen av nevnte gjengede bolt og pluggelementer i nevnte åpning, nevnte bolt og pluggelementer bringes i kontakt med endene av. nevnte skaftelement, og ved ytterligere innskruinc av minst et av nevnte bolt og pluggelementer en strekk-kraft utøves-' .på nevnte basis langs nevnte langsgående akse.

9. Innretning, som angitt i krav 6, karakterisert ved at nevnte åpning har et inngangsparti et midt <p> arti og et utgangsparti hvor hvert av nevnte inngangs og.utgangspartier er gjenget til å motta et .gjenget element og nevnte inngangsparti . er større i diameter enn nevnte utgangsparti,- og at nevnte midler for innføring i nevnte åpning har en bolt.med et hodeparti dimensjonert til å være mindre enn inngangspartiet for nevnte åpning.og endeparti gjenget til å'bli mottatt av nevnte utgangsparti av åpningen, og ved nevnte gjengede bolt:kan skrues inn i den gjengede utgangsenden av åpningen, og ved ytterligere skruing hodépartiet av nevnte bolt kan bringes i kontakt med en motvendende overflate av nevnte åpning, og ytterligere•skruing av bolten inn i åpningen utøver en komprimerende kraft-på nevnte basis langs nevnte langsgående akse,.samt at nevnte midler for strekkbelastning omfatter et gjenget pluggelement for gjenge-innføring i det gjengede utgangspartiet av nevnte åpning, et •gjenget boltelement for gjengeinnføring i den gjengede inngangen av nevnte åpning, og et skaftelement for innføring i nevnte åpning mellom nevnte gjengede plugg og boltelementer, hvorved ved innføring av nevnte skaft element inn i nevnte -åpning og skruin-gen av nevnte gjengede bolt og plugg elementer inn i nevnte åpning, nevnte bolt og pluggelementer bringes i kontakt med endene av nevnte skaft element, og ved ytterligere skruing av minst ett av nevnte bolt og pluggelementer,. en strekk-kraft ut-øves på nevnte basis langs nevnte langsgående akse.