171492. lajstromszámú szabadalom • Mérőszerkezet, különösen erőmérésre
3 171492 4 Ismert olyan távolság és szögmérő berendezés is (69 713 számú Német Demokratikus Köztársaság-heli szabadalmi leírás), amelyben forgósávos eloszlás, illetve lépcsős-sávos eloszlás jön létre. A berendezés lényegében két sík lapból áll, amelyek egyike a mérendő értéktől függően egy tengely körül elfordul A lépcsős-sávos eloszlás érdekében az egyik síklap a forgástengely irányában a kódolástól függő lépcsőzettel van ellátva, a forgósávos megoldás pedig úgy jön létre, hogy az egyik síklap forgástengelye és a forgástengelynek a másik síklapban levő vetülete nullától eltérő szöget zár be. A síklapokat párhuzamos monokromatikus fénnyel átvilágítják, és a keletkező interferenciasávokat meghatározott helyeken fotoelektromosan letapogatják. Periodikus intenzitáseloszlásokat, például interferenciaképeket eddig vagy vizuálisan vagy inkrementális mérőmódszerrel értékeltek ki. Az inkrementális eljárást elsősorban az interferenciális hosszmérés technikában alkalmazzák. Itt az interferenciasávokat egy irányban megszámolják, és a sávok száma a mérendő hossz közvetlen értékét adja. Az interferenciaképek kódolt kimenőjellé történő átalakítása először az említett közleményekben fordul elő. A Ludewig által készített erőmérő berendezés mérőelemként fotoelasztikus anyagot (epoxigyanta, bakelit stb.) tartalmaz. Ezek az anyagok azonban erőmérésre nem alkalmasak, minthogy bizonyos százalékban kúszási jelenségeket mutatnak. Ez azt jelenti, hogy állandó terhelés mellett a sötét-világos mezők száma néhány százalékkal növekszik. A kódolást csak Graycode-dal lehet megoldani. Ez viszont a mérőelem részeivel szemben olyan pontossági követelményeket támaszt, amelyek a gyakorlatban technikailag nem valósíthatók meg. Ha például a berendezés feloldóképessége 1/256, azaz az alaphiba ± 0,39%, a mérőelem 8 részből kell álljon. Ha az összes elem szélessége azonos, és a legérzékenyebb elem vastagsága csak 1 mm, akkor a legkevésbé érzékeny elem vastagsága már 128 mm kell legyen, és a legérzékenyebb elem vastagságát ± 3 mikrométer pontossággal kell tartani ahhoz, hogy az alaphibán belül maradjunk. Ezenkívül a mérőelemeknek közel feszültségmenteseknek kell lenniük, ami gyakorlatilag nem megoldható. A 414 737 számú sváj ci szabadalmi leírásban ismertetett berendezés két részlegesen reflektáló felület között fellépő, közismert interferencia jelenséget használja ki. A leírásból világos, hogy a forgástengely a felületekkel párhuzamos, és a detektorok egy egyenes mentén helyezkednek el. Ebből következik, hogy csak párhuzamos sáveloszlás lehetséges és a kódolás csak reflektált bináris kódolással történhet. Ilyen körülmények között a berendezés elfogadható feloldóképesség biztosítása mellett nem valósítható meg. Ez bizonyítható a következő számítással. Vegyünk például csak három sávot (feloldóképesség 1/8), ekkor a forgástengely helyzete legfeljebb ±0,0043 mikront változhat. Négy sáv esetén (feloldóképesség .1/16) már csupán ± 0,00215 mikron lehet az elmozdulás, és így tovább. Ezenkívül három sáv esetén a letapogató helyzetét + 1/64 interferenciasáv pontossággal kell biztosítani, négy sáv esetén pedig ±1/128 interferenciasáv pontossággal. Ez gyakorlatilag nem valósítható meg. Ebből következik még az is, hogy az alkalmazott elektronikával szemben 5 rendkívül magasak a követelmények. A levegőéket alkotó felületek simasága is rendkívül nagy kell legyen, minthogy a különböző érzékelőknél jelentkező intenzitás a lemezek párhuzamos állásakor csak rendkívül csekély mérték-10 ben különbözhet egymástól. Ennek megfelelően háromsávos kódolás esetén a felületek simasága ±1/32 fokszámnak (1 fokszám =1 sötét és 1 világos interferenciasáv), négysávos kódolás esetén ± 1/64 fokszámnak kell megfeleljen. 15 A szabadalmi leírásból csupán kis mértékben tűnik ki az, hogy a forgástengely helyzetének biztosítása és jusztírozása, valamint az érzékelő beállítása milyen módon van megoldva. Ugyancsak nem tűnik ki a leírásból az sem, hogy milyen 20 mérőszámok kódolhatók. A 69 713 lajstromszámú Német Demokratikus Köztársaság-beli szabadalmi leírásban ismertetett berendezés speciális kialakításából következően csupán közvetlen digitális távolságmérésre alkalmas. 25 Ilyen berendezéssel erőmérés közvetlenül nem oldható meg. Erőmérés ilyen berendezéssel csak úgy végezhető, ha az elmozdulást mérő szerkezetet deformálódó testtel kapcsoljuk össze. Az ilyen össze-30 építés azonban számos hibalehetőséget rejt magában. Ha például a mozgatható lemez forgatását élágyazással oldjuk meg, csak rendkívül kis elkopás engedhető meg. A berendezés ennek megfelelően semmilyen rezgésnek nem tehető ki. 35 Jelen találmánnyal célunk a fenti hátrányok kiküszöbölése és olyan mérőszerkezet kialakítása, amellyel elsősorban közvetlen erőmérés végezhető, és amelyben önmagukban ismert elemek segít sé-40 gével a mérendő értékre jellemző mérőszám kódolt kimenőjellé alakítható át. A kitűzött feladatot a találmány szerinti mérőszerkezettel úgy oldjuk meg, hogy - például kvarcból készült- lemezeket egy egységbe építünk be, 45 mégpedig úgy, hogy az egyik planparallel lemez a másik planparallel lemezzel, valamint ék alakú lemezzel van összeépítve és az egyik planparallel lemez planparallel hajlított lemezzel van összépítve. Az ék alakú lemez legkisebb oldallapját határoló 50 hosszabb élek, valamint az ékoldallapot határoló hosszabb élek egymással nullától eltérő szöget zárnak be. A mérendő értékkel periodikusan változó intenzitás eloszlás, ismert módon, éken interferáló mo-55 nokromatikus párhuzamos sugárnyalábbal állítható elő. A mérendő erő hajlított lemezt deformálja, aminek következtében az interferáló sugarak útkülönbségét létrehozó levegőék alakja megváltozik. A levegőéket a már említett módon úgy állítjuk 60 elő, hogy derékszögű hasáb alakú lemezeket illesztünk össze. Egy planparallel alaplemezre két derékszögű hasáb alakú lemezt illesztünk. Az egyik lemez például planparallel lemez lehet, amelyre további hasáb alakú lemezt, a hajlítólemezt illeszt-65 jük. A
