SU750260A1 - Преобразователь относительного перемещени узлов станка - Google Patents

Description

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в станкостроении для измерения относительных перемещений например, узлов станка.

Известны преобразователи относитель— 5 ного перемещения узлов станка, содержащие индуктосины, обладающие высокой точностью, потребляющие небольшую мощность и легко сочетающиеся с системами числового программного управления стан—. ^,0 ками WОднако 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 сущ— ности к изобретению является преобразователь 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 р]. Длина 'шкалы' индуктосина с нанесенными на ней, например, печатным способом плоскими обмотками, витки которых перпендикулярны к направлению измеряемого перемещения, ограничена, как и в вышеуказанном случае, сравнительно небольшими пределами порядка нескольких метров. Это обусловлено теми же, как и указано выше, обстоятельстами, а именно, ростом внутреннего полного сопротивления обмотки 'шка з 750260 лы, вследствие которого ослабляется снимаемый со 'шкалы полезный информативный сигнал и затрудняется его выделение на фоне шумов.

Для расширения диапазона измерений. ₅ 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 ₁₀ обмотка электрически присоединенная к одной из обмоток шкапы, 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 изо- ₂0 лированные от обмоток головки, расположены параллельно одна другой, симметрично относительно середины 'головки' и находятся над соответствующим рядом вторичных обмоток трансформатора, а витки 25 .первичных обмоток вытянуты в направлении перемещения на длину, равную длине головки.

На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь относительного перемещения ₃₀ 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 ₃₅ поверхности плоские обмотки 1, располо-* женные в один ряд вдоль направления измеряемого перемещения. На этом же узле станка закреплены расположенные в два ряда в шахматном порядке вдоль из- ₄θ меряемого 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.

г 50

Витки вторичных обмоток 2 и 2 трансформатора вытянуты вдоль направления измеряемого перемещения и имеют длину, практически равную длине двух плоских обмоток 1 'шкалы'. Каждая из вторичных ₅$ обмоток трансформатора размешена симметрично относительно середины той обмотки 1 индуктосина, с которой она электрически связана.

На другом узле станка закреплена *головка' З индуктосина, имеющая две плоские обмотки, которые смещены одна относительно другой на четверть шага 'шкапы* 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 2¹ трансформатора. Витки обеих первичных обмоток 4 и 4* трансформатора вытянуты вдоль направления измеряемого перемещения, имеют длину, практически равную длине 'головки* 3 индуктосина, и расположёны симметрично относительно средней линии 'головки*. Первичные обмотки трансформатора электрически и магнитно изолированы от обмоток 'головки*.

Преобразователь работает следующим образом.

Однофазное входное напряжение питания переменного тока, подводимое к первичным обмоткам 4 и 4¹ 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 4¹ 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 индуктосина из обмоток, образующих 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 шкалы, электрически связанные с возбужденными вторичными обмотками трансформатора.

I Таким образом, при относительном 1перёмешении узлов станка происходят по следовательно контактная коммутация плоских печатных обмоток шкалы индуктосина, находящихся в рабочей эоне (зоне ин- . дуктивной связи с обмотками головки индуктосина), так что одновременно в этой зоне оказывается не более трех и не менее двух обмоток, шкалы. В процессе коммутации очередные по направлению движения обмотки 'шкалы' входят в зону индуктивной связи, а обмотки шкалы, уходящие из-под головки, выходят из зоны индуктивной связи. Остальные обмотки шкалы при этом обесточены. Благодаря этому мощность источника входного напряжения, 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 'шкапы' (цена шага 2 мм) путем фиксирования заданных параметров выходных сигналов, снимаемых с синусно—косинусных обмоток 'головки' индуктосина. Точный отсчет производится определением долей шага при помощи 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 индуктосина в направлении движения оказывалась в номинальном рабочем режиме.

Благодаря указанному выполнению преобразователя диапазон измерения его прак10 тически не ограничен и может составлять десятки метров.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к контрольноизмерительной технике и может быть использовано , в частности, в станкостроении дл  измерени  относительных перемещений например, узлов станка. Известны преобразователи относительного перемещени  узлов станка, содержащие индуктосины, обладающие высокой точностью, потребл ющие небольшую мощность и легко сочетаишиес  с системами числового программного управлени  станками ij. Однако они . имеют ограниченный диапазон измерени  пор дка нескольких метров вследствие значительного возрастани  внутреннего полного сопротивлени  обмоток индуктосина, размещаемых по длине измер емого перемещени  и соедин емых между собой последовательно. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  преобразо- вателт: относительного перемещени  узлов станка, включающий в себ  линейный индуктосин , который содержит закрепл емую на одном из узлов станка шкалу с нанесенными на ее лицевой поверхности в направлении перемещени  в один р д несколькими плоскими обмотками и закрепл емую на другом узле станка головку с двум  плоскими обмотками, сдвинутыми одна относительно другой на четверть шага . Преобразователь содержит также трансформатор , размещенный на некотором рассто нии от шкалы индуктосина и служащий дл  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 перпендикул рны к направле1тю измер емого перемещени , ограничена, как и в вышеуказанном случае , сравнительно небольшими пределами пор дка нескольких метров. Это обусловлено теми же, как и указано вьпие, обсто тельстами , а именно, ростом внутренттего полного сопротивлени  обмотки шкалы , вследствие которого оспабл е:с  сни маемый со шкалы полезный информативный сшнал и затрудн етс  его выделение на фоне шумов. Дл  расширени  диапазона измерений. трансформатор снабжен несколькимиидентичными вторичными обмотками по числу обмоток шкалы, размещаемыми в два р  да в шахматном пор дке на том же узле станка, что и шкала, кажда  вторична  обмотка электрически присоединенна  к од ной из обмоток шкалы, расположена симметрично относительно середины этой обмотки и имеет витки, выт нутые в направлении перемещени  на длину, не превышающую суммарную длину двух обмоток шкалы, а две идентичные первичные обмотки трансформатора, закрепл емые 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 наход тс  над соответствующим р дом вто .ричных обмоток трансформатора, а витки лервичных обмоток выт нуты в направлении перемещени  на длину, равную длине головки. На фиг. 1 изображен предлагаемый пре образователь относительного перемещени  узлов станка, вид сверху; на фиг. 2 дано сечение А-А на фиг. 1. На одном из узлов станка закреплена шкала индуктосина,. имеюща  на лицевой поверхности плоские обмотки 1, расположенные в один р д вдоль направлени  измер емого перемеитени . На этом же узле станка закреплены расположенные в два р да в шахматном пор дке вдоль измер емого перемещени  вторичные обмотки 2 (в левом р ду) и 2 (в правом р ду ) трансформатора. Кажда  из плоских обмоток 1 шкалы индуктосина соединена с одной из вторичных обмоток трансформатора , причем плоские обмотки 1 индуктосина соединены с расположенными в разных р дах смежными обмотками 2 и 2 трансформатора. Витки вторичных обмоток 2 и 2 тран сформатора выт нуты вдоль направлени  измер емого перемещени  и имеют длину, практически равную длине двух плоских обмоток 1 шкалы. Каждрт м:ч вторичных обмоток трансформ торн размоиенп симметрично относ11тельио середины той обмотки 1 индуктосина, с которой она электрически св зано. На другом узле станка закреплена голрвка 3 индуктосина, имеюща  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, кажда  из которых расположена .над соответствующим р дом вторичных обмоток 2 и 2 трансформатора . Витки обеих первичных обмоток 4 и 4 трансформатора выт нуты вдоль направлени  измер емого перемещени , 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 напр жение питани  переменного тока, подводимое к первичным обмоткам 4 и 4 трансформатора, трансформируетс  только в те его вторичные обмотки 2 и 2, которые наход тс  вблизи первичных обмоток. Если, например , в процессе перемещени  узла станка / на котором закреплены головка индуктосина и первичные обмотки трансформатора , головка оказываетс  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 р да, а втора  его первична  обмотка 4 занимает положение над стыком двух вторичных обмоток 2 левого р да. Таким образом , под напр жением оказываютс  одновременно только три вторичные обмотки трансформатора (одна в одном р ду и две в другом р ду), а следовательно, возбуждаютс  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 р ду), вследствие чего возбуждаютс  только две соответствующие печатные обмотки шкаль электрически св занные с возбужденными вторичными обмотками трансформатора. Таким образом, при относительном перемещении узлов станка происхопутт iio 5 следовательно контактна  коммутаци  плос ких печатных обмоток шкалы индуктосина , наход щихс  в рабочей зоне (зоне индуктивной св зи с обмотками головки и дуктосина), так что одновременно в этой зоне оказываетс  не более трех и не менее двух обмоток шкалы . В процессе коммутации очередные по направлению дви жени  обмотки шкалы вход т в зону индуктивной св зи, а обмотки шкалы , уход щие изтод головки, выход т из зоны индуктивной св зи. Остальные обмотки шкалы при этом обесточены. Благодар  этому мощность источника входного напри жени , необходима  дл  питани  преобразовател , не зависит от длины шкалы, т.е. от диапазона измер емых перемещений . Преобразователь может работать как в амплитудном, так и в фазовом режиме. Грубый отсчет величины перемещени  производитс , как обычно, пересчетом целого количества шагов шкалы (цена шага 2 мм) путем фиксировани  заданных пара метров выходных сигналов, снимаемых с синусно-косинусных обмоток головки ин- дуктосина. Точный отсчет производитс  определением долей шага при помсщи интерполировани  электрического эквивалента шага шкалы. Вли ние стыка между плоскими печатными обмотками шкалы на результат измерени  исключено, как обычно, путем размещени  печатных проводников смежных обмоток на рассто нии, равном половине шага обмотки, по разные стороны стыка. Соотношение длин обмоток индуктосина и трансформатора выбираетс  с учетом того, чтобы исключить вли ние перемещений в зоне стыков этих обмоток на качество работы преобразовател . С этой целью предусмотрено, чтобы при подходе головки к стыку обмоток, очередна  обмотка инцуктосина в направлении движени  оказывалась в номинальном рабочем режиме. Благодар  указанному выполнению преобразовател  диапазон измерени  его прак 260 тически не ограничен и может составл ть дес тки метров. Формула изобретени  Преобразователь относительного перемещени  узлов станка, включающий в себ  линейный индуктосин, содержащий закрепл емую на одном из узлов станка шкалу с нанесенными на ее лицевой поверхности в направлении перемещени  в один р д несколькими плоскими обмотками и закрепл емую на другом узле станка головку с двум  плоскими обмотками, сдвинутыми одна относительно другой на четверть Шага , и трансформатор, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона измерений, трансформатор снабжен несколькими идентичными вторичными обмотками по числу обмоток шкалы, размещаемыми в два р да в шахматном пор дке на том же узле станка, что и шкала, кажда  вторична  обмотка элек- трически присоединена к одной из обмоток шкалы, расположенна  симм.етрично относительно середины этой обмотки и име ет витки, выт нутые в направлении перемещени  на длину, не превышающую суммарную длину двух обмоток шкалы, а дв.е идентичные первичные обмотки трансформатора , закрепл емые 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 наход тс  над соответствующим р дом вторичных обмоток трансформатора, а витки первичных обмоток выт нуты в направлении перемеще- ни  на длину, равную длине головки. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 9 ЗО8294, кл. Q 01 D 5/20, 1969.
2. 2.Бюллетень технической информации. ифровое программное управление ОЭОСан БepдapдoИвpeи,Cod 3910239 3 -2/73j Координатно-отсчетное устройтво . Издание фирмы Оливетии, тали , 1973, с. 1-7.