DE2715843A1 - Signalwandler zum messen linearer positionen - Google Patents

Description

OLIVETTI CONTROLLO NUMERICO

Berlin, den O5. April 1977

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Signalwandler zum Messen linearer Positionen

(U6Aj—S8) (Italien No. 67821-A/76 vom 08.04.76)

8 Seiten Beschreibung 6 Patentansprüche

-3-Blatt Zeichnungen 1

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Die Erfindung betrifft einen Signalwandler zum präzisen Messen linearer Positionen, enthaltend eine Skala, die wenigstens eine erste elektrische Windung trägt und einen Läufer, der in Bezug auf die Skala beweglich ist, sowie eine zweite elektrische Windung, in der durch die erste Windung Induktionsströme erzeugbar sind, wobei die Skala aus einem flexiblen, an seinen Enden gespannten Band besteht und der Läufer Führungsmittel für das Band aufweist. Es ist bei einem derartigen Signalwandler bekannt, daß wenn durch einen Strom in einer Windung ein Signal in der anderen Windung induziert wird, die Phase des induzierten Signals sich zyklisch ändert, wenn der Läufer bewegt wird. Jeder 2n.-Phasenwechsel entspricht einem bekannten Zuwachs der Verschiebung, über ein Verfolgen dieser Zuwächse durch ihre algebraische Zählung kann die Position des Läufers bestimmt werden. Es ist auch bekannt, Bruchteile von Zuwächsen zu bestimmen und bei einigen Anordnungen wird mehr als eine Windung auf der Skala oder dem Läufer verwendet.

Bei einem bekannten Signalwandler des genannten Typs wird das Skalenband durch den Läufer geführt mittels zweier Paare von V-förmigen Führungen, von denen je ein Paar an jeder Seite des Läufers angeordnet ist. Während der Bewegung des Läufers kann sich das Skalenband zwischen den beiden Paaren von Führungen verformen, wodurch eine seiner Kanten sich dem Läufer annähert oder sich von diesem entfernt, so daß die Skala nicht vollkommen parallel zum Läufer verläuft und die in der Windung des Läufers induzierten Signale gestört sind und Anlaß zu Meßfehlern geben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Signalwandler anzugeben, bei dem die Skala in Form eines Bandes in Bezug auf den Läufer in einer genau parallelen Lage und in einer vorbestimmten Entfernung gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die

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Führungsmittel eine Platte aufweisen, die fest mit dem Läufer parallel zu der zweiten Windung beweglich ist, in der Weise, daß sie die zweite Windung vollständig bedeckt, wobei Andruckmittel vorgesehen sind, um das Band in engem Kontakt mit der Platte zu halten. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Heranziehung der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Übersichtsdarstellung eines erfindungsgemäßen Signalwandlers zum präzisen Messen linearer Positionen in z.T. geschnittener Darstellung,

Fig. 2 eine Teildarstellung entsprechend der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Details des Signalwandlers und

Fig. 5 eine Ansicht eines Federelementes zur Spannung des Bandes der Signalwandlerskala in z.T. geschnittener Darstellung.

In Fig. 1 enthält eine Skala 10 elektrische Windungen 11, welche durch eine Fotogravurtechnik in Form eines zickzackförmigen leitenden Streifens auf eine isolierende Schicht eines flexiblen Bandes 12 aus Federstahl aufgedruckt sind.

Das Band 12 wird gespannt durch Maßnahmen, die weiter unten beschrieben werden, und an seinen beiden Enden durch zwei Verbindungsblöcke mittels zweier Platten 16 und 17 festge-

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halten, von denen jede durch zwei Schrauben 18 gegen den entsprechenden Block 13 bzw. 14 geklemmt ist. Die Blöcke 13 und 14 sind ihrerseits mittels Schrauben 19 an dem Maschinenteil befestigt, relativ zu dem Positionen gemessen werden sollen, die beispielsweise ein Tisch 21 einer Werkzeugmaschine oder eines Längendetektors sind.

Der Signalwandler enthalt darüber hinaus einen Läufer 22, der ein Seitenteil 23 aufweist, in das zwei Arme 24 und 26 integriert sind, welche sich quer über die Skala erstrecken und in Längsrichtung der Skala voneinander entfernt angeordnet sind. Das Seitenteil 23 wird mittels zweier Schrauben 27 an demjenigen Maschinenteil befestigt, welches in Bezug auf den Tisch 21 verschoben wird, beispielsweise an dem Support 28 einer Werzeugmaschine oder am Meßfühler eines Längenfühlers.

Mit den beiden Armen 24 und 26 (Fig. 2) des Läufers 24 ist mittels einstellbarer Schrauben 29 eine rechteckige Platte 31, an deren Grundfläche eine zweite elektrische Windung angebracht ist, welche ebenfalls in Fotogravurtechnik gedruckt sind. Für die Präzision der durch den Signalwandler ausgeführten Messungen muß die elektrische Windung 32 exakt parallel zu der Windung 11 und in einem vorbestimmten Abstand dazu angeordnet sein. Darüber hinaus muß der Läufer sich in Bezug auf die Skala in einer solchen Weise bewegen, daß die Parallelität und die Entfernung unverändert bleiben.

Der Signalwandler ist an seiner Unterseite durch eine Basis 33 aus einer leichten Legierung verschlossen, welche mit den beiden Blöcken 13 und 14 verbunden und an dem Tisch in üblicher Weise befestigt ist. Die Basis 33 trägt eine darin integrierte Platte 34 (Fig. 3), mit einem Abstand 36, in dem eine flexible Ummantelung 37 (in Fig. 1) untergebracht ist. Dies Ummantelung ist an einem Ende mit dem Block 13 der Skala 10 und an ihrem anderen Ende mit dem Arm

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24 des Läufers 22 verbunden. In der Ummantelung verlaufen die elektrischen Zuleitungen der Skala 10 des Meßwandlers, welche das in der Zeichnung linksseitige Ende der Windung ti mit einem Verstärker 35 verbinden, der auf dem Läufer 22 angeordnet ist. Der Verstärker 35 ist an einem Stromanschluß 38 (Fig. 1) angeschlossen, der seinerseits durch eine Öffnung 39 in dem Seitenteil 23 mit den Versorgungskabeln 40 für die Skala 10 und den Verstärker 35 (Fig. 2) verbunden ist.

Der Meßwandler 10 enthält darüber hinaus eine Abdeckung 41 (Fig. 3), ebenfalls aus einer leichten Legierung bestehend, welche an einem nach oben ragenden Hinterteil 42 der Basis 33 befestigt ist. An der Vorderseite weist die Abdeckung 41 einen überhängenden Winkelteil auf, an dem ein Streifen 44 aus elastischem Material befestigt ist. Dieser erstreckt sich über das Seitenteil 23 des Läufers 22 und dient zum Schutz der Windung 11 der Skala 10 und der Windung 32 des Läufers 22 vor Staub oder anderen äußeren Einflüssen.

Der Streifen 44 besteht aus einem Metallkern 46, der auf seinen beiden Flächen mit einem nachgiebigen Material, wie beispielsweise einer Gummiummantelung 47 von U-förmigem Querschnitt, bedeckt ist. Die Ummantelung 47 kann auch C-förmig ausgestaltet sein, um die Einführung des Kernes 46 in die Ummantelung zu erleichtern. Darüber hinaus kann der Kern 46 eine in den Streifen 44 eingebettete Einlage bilden, wobei das Einlegen bei der Vulkanisation der die Ummantelung 47 bildenden Gummimischung erfolgt, so daß die Struktur des Streifens 44 eine integriertere Form annimmt.

Der Kern 46 ist seinerseits im Bereich seiner Unterkante (Fig. 1) kammförmig geschnitten, um die Biegung des Streifens 44 nach außen beim Passieren des Läufers 22 zu erleichtern, ohne daß sich ein breiter Zwischenraum zwischen den Kanten des Läufers 22 und der Vorderkannte der Basis 33 ergibt.

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Um das flexible Band 12 in der Nachbarschaft des Läufers 22 zu führen, ist eine zweite Platte 49 (Fig. 3) mittels Schrauben 48 an der Platte 31 befestigt. Eine Stufe 51 der Platte 49 begrenzt den vorderen Teil der Platte 31 und hält die Platte 49 in einem Abstand von der Platte 31. Das flexible Band 12 erstreckt sich zwischen den beiden Platten 31 und 49 in Kontakt mit der Platte 49, so daß im Bereich des Läufers 22 das Band entlang der gesamten im Augenblick aktiven Länge geführt wird.

Der Läufer 22 enthält darüber hinaus Andruckmittel, um das Band 12 in engem Kontakt mit der Platte 49 und damit in einem exakt gleichbleibenden Abstand von der Windung 32 zu halten. Diese Andruckmittel bestehen aus einer elastischen oder Feder-Platte 52, welche geeignet geschlitzt und gebogen ist und sich starr mit der Platte 49 bewegt. Im einzelnen paßt die Platte 52 (Fig. 4) unter die Platte 49 und ist an ihren beiden Enden mit einem Paar von Schlitzen versehen, welche ein Paar von in C-Form gebogenen Ansätzen 53 definieren. Die Enden dieser gebogenen Ansätze formen Lippen, welche an den Oberseiten der Wandkanten entlang gleiten und das Band gegen die Platte 49 niederhalten. Die Platte 49 wird durch ein Paar Ansätze 55 begrenzt, deren Abstand demjenigen der Platte 49 entspricht, und die dazu dienen, die Platte 52 auf dem Läufer 22 festzuhalten, wenn dieser sich über der Skala 10 bewegt.

Die Platte 52 enthält weiterhin zwei Blattfedern, welche aus zwei gebogenen Ansätzen 54 der Platte 52 selbst gebildet werden, gegen die Unterseite der Platte 49 drücken und auf diese Weise das Band 12 zu einem engen Kontakt mit der Platte 49 zwingen, so daß das Band 12 in einem genau konstanten Abstand von der Platte 31 gehalten ist. Schließlich ist die Platte 52 mit zwei in Längsrichtung gebogenen Flanschen 56 versehen, die ebenfalls elastisch sind und Transversalschwingungen der Platte 52 in Bezug auf die Platte

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verhindern.

Es ist damit ersichtlich, daß die Platte 52 das Band 12 durch die Kraft, die durch die gebogenen Ansätze 54 hervorgerufen ist, gegen die Platte 49 drückt, so daß das Band die notwendige longitudinale Gleitbewegung in Bezug auf den Läufer bei konstanter Belastung ausführen kann. In dem Band 12 wird ein Spannungszuwachs durch den Druck der Ansätze 54 erzeugt, der in der Größenordnung einiger Zehntel Gramm liegt und Meßfehler erzeugt, die im Hinblick auf die erforderliche Genauigkeit zu vernachlässigen sind.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Platte 52 auf der Plritte 49 sich um einen kleinen Winkel verdrehen kann, ohne die Freiheit des Gleitens des Läufers 22 zu beeinträchtigen, so daß die Montage der Platte 52 ohne besondere Aufmerksamkeit hinsichtlich der Parallelität oder anderer Genauigkeitsüberprüfungen erfolgen kann. Tatsächlich stellt sich die Platte 52 mittels der Ansätze 53 und 54 automatisch auf die Platte 49 und ihre Bewegung in Hinblick auf das Band 12 ein. Diese automatische Adaption wird außerdem hervorgerufen durch unvermeidliche Ungenauigkeiten der Führung des Läufers 22 in Bezug auf die Skala 10 und die Ebene des Bandes 12, so daß das Band 12 keinen durch diese Ungenauigkeiten hervorgerufenen Biegungen unterworfen ist. Darüber hinaus braucht sich das Band 12, das, auch wenn es genau gespannt ist, die Form einer Pseudo-Kettenlinie annimmt, beim Passieren des Läufers 22 wegen der transversalen Anpassung der Platte 52 nicht scharfkantig zu verbiegen.

Zur Befestigung des Bandes 12 auf den Blöcken 13 und 14 ist es notwendig, das Band geeignet zu spannen. Zu diesem Zweck weist jeder der Blöcke 13 und 14 ein Gewindeloch 57 (Fig. 2) auf, welches normalerweise durch einen Stopfen 58 verschlossen ist. Durch Entfernen des Stopfen 58 aus dem Loch 57 des

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jeweiligen Blockes 13 bzw. 14 kann eine Band-Spannvorrichtung angesetzt werden, welche allgemein in Fig. 5 mit dem Bezuijs^c ichen ¹J 9 versehen ist. Die Spannvorrichtung enthält ein hohles Tragteil 61, welches mit einer Skala 60 zur Anzeige der Spannung des Bandes 12 in Kilogramm versehen ist. Ein Metallrohr 62 mit einem Schlitz 63 an einem Ende, an den ein intern am Tragteil 61 befestigter Stift eingreift, gleitet in diesem Tragteil. Das Rohr 62 hat einen Gewindeteil 66 an seinem dem Schlitz 63 gegenüberliegenden Ende. In den Gewindeteil 66 greift ein Gewindeknopf 67 ein, an dessen Innenseite ein Druck-Kugellager 68 angeordnet ist. L-:ine Druckfeder 69 befindet sich zwischen dem Trägerteil 6 1 und dem Lager 68.

Eine Stange 71 mit einem Gewindeende 72, das mit einem zweiten Knopf 73 mit Innengewinde zusammenwirkt, kann auf dem Rohr 62 gleiten. Das andere Ende der Stange 71 endet in einem Block 74 mit einem Stift 76, der in ein Loch 77 (Fig. 1) eingreifen kann, welches an jedem Ende des Bandes 12 vorgesehen ist.

Um das Band 12 zu montieren, wird die Abdeckung 41 entfernt und eines der Bandenden, beispielsweise das in Fig. linke, wird zunächst dadurch befestigt, daß die Platte 16 mittels der Schrauben fest angezogen wird. Anschließend wird die Platte 17 am anderen Ende des Bandes 12 angebracht und die Schrauben 18 ausreichend fest angezogen, um das Band 12 zu halten, aber nicht so fest, wie es erforderlich wäre, um ein Verschieben des Bandes zu verhindern.

Der Knopf 67 der Vorrichtung 59 (Fig. 5) wird zuerst hineingeschraubt, um die Feder 69 mit einer Vorlast zu versehen, welche geringfügig kleiner ist als diejenige welche das Band haben soll. Diese Kraft wird an der Kante des Knopfes 67 auf der Skala 60 des Tragteils 61 angezeigt. Der Stopfen 58 (Fig. 1) wird jetzt aus dem Loch 57 des Blockes 14

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entfernt und die vorgespannte Vorrichtung 59 (Fig. 5) in dem Loch angebracht, wobei die Vorrichtung 61 sich an der Oberfläche des Blockes 14 abstützt. Diese wird nun so gedreht, aaiß der Stift 76 in das Loch 77 des Bandes 12 eingreift, und der Knopf 73 wird hineingeschraubt bis er an den Knopf 6 7 anschlägt.

Durch ein weiteres Hineinschrauben des Knopfes 73 wird jetzt das Rohr 62 zusammen mit dem Knopf 67 bewegt, so daß der Schlitz 63 von dem Stift 64 freikommt und die Kraft der Feder 69 sich im Gleichgewicht befindet mit der Spannung des Bandes 12. Das Hineinschrauben des Knopfes 73 wird nun fortgesetzt bis die Kante des Knopfes 67 genau die Einstellung der Skala 60 erreicht, welche der gewünschten Spannung des Bandes 12 entspricht.

Das zweite Ende des Bandes 12 wird jetzt durch das vollständige Anziehen der Platte 17 mittels der Schrauben 18 festgelegt. Die Vorrichtung 59 kann anschlißend aus dem Loch 57 entfernt werden, nachdem der Knopf 6 7 zurückgeschraubt worden ist, um den Stift 64 wieder in Kontakt mit dem Schlitz 63 zu bringen, und die Stange 71 durch Schrauben des Knopfes 73 leicht gelockert wurde. Der Stopfen 58 wird daraufhin wieder in das Loch 57 gesetzt und die Abdeckung 41 über der Skala 10 angebracht.

Patentansprüche;

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Signalwandler zum präzisen Messen linearer Positionen, enthaltend eine Skala, die wenigstens eine erste elektrische Windung trägt und einen Läufer, der in Bezug auf die Skala beweglich ist, sowie eine zweite elektrische Windung, in der durch die erste Windung Induktionsströme erzeugbar sind, wobei die Skala aus einem flexiblen, an seinen Enden gespannten Band besteht und der Läufer Führungsmittel für das Band aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel eine Platte (49) aufweisen, die fest mit dem Läufer (22) parallel zu der zweiten Windung (32) beweglich ist, in der Weise, daß sie die zweite Windung vollständig bedeckt, wobei Andruckmittel vorgesehen sind, um das Band (12) in engem Kontakt mit der Platte (49) zu halten.
2. 2. Signalwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Andruckmittel ein Paar jeweils am Ende der Platte (49) angeordnete Führungsmittel aufweisen sowie wenigstens ein Blattfederelement zum Erzeugen des Andrucks.
3. 3. Signalwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungselemente jeweils aus einem Paar von Ansätzen (53) einer Platte (56) aus elastischem Material bestehen, welche in C-Form gebogen sind.
4. 4. Signalwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Blattfederelement aus einem weiteren gebogenen Ansatz (54) der Platte (52) besteht.

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   INSPECTED
5. 5. Signalwandler nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (12) durch ein Paar von Elementen der Platte (52) mittels der (Führuncjs-) Platte (49) an den Läufer während dessen Bewegung in Bezug auf die Skala (10) angedrückt wird, wobei ein vorgegebener Grad der Drehung in der Ebene der (Führungs-)Platte (49) zugelassen wird.
6. 6. Signalwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Band zwischen seinen Enden durch Federmittel gespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die I'cdermi ttel für die Zeitdauer der Befestigung des Bandes (12) an einem seiner Enden anbringbar sind.

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