182657. lajstromszámú szabadalom • Berendezés különösen digirális erőméréshez
182657 2 A találmány tárgya berendezés, különösen digitális erőméréshez. Ezenkívül a berendezéssel út, és valamennyi erőből és útból származtatható mennyiség digitálisan mérhető. A 94 905 számú német demokratikus köztársaságbeli szabadalmi leírásból ismeretes egy olyan berendezés közvetlen digitális erőméréshez, amely egy mérőelemet tartalmaz, amely több, egymással szilárdan összekötött áttetsző lemezből áll. A mérőelem egyik lemezén, az úgynevezett hajlítólapon, lép fel a mérendő erő. A hajlítólap és a vele szemben elhelyezkedő lemez közötti légrés úgy van kialakítva, hogy a hajlítólap meghajlásakor és a mérőelemnek párhuzamos monokromatikus fénnyel történő átvilágításakor forgó interferenciakép alakul ki. Fotoelektromos vevők segítségével a forgó interferenciakép bizonyos helyeit letapogatják. Optimális viszonyok akkor adódnak, ha az interferenciacsíkok a mérési tartomány kezdetén egy ferde kiindulási helyzetből a mérési tartomány végéig a kiindulási helyzettel szimmetrikus véghelyzetbe forognak. A vevő y irányban történő beállításával a mérési tartományhoz hozzárendelt jelkészletet határozzák meg. A vevőnek az x irányban történő távolságbeállításával megvalósítható a kimenő jelek kívánt fázishelyzete. Ennél a berendezésnél a mérési tartományhoz hozzárendelt jelkészletet a vevő letapogatási helyének az x tengelytől való távolsága határozza meg. Ez a hozzárendelés tehát megváltozik, ha például a hőmérsékletingadozások megváltoztatják a mérőelem, az optikai letapogatórendszer és a fotoelektromos vevő egymáshoz viszonyított helyzetét. A forgó interferenciakép alapján az x irányban állandó marad ugyan az interferenciacsíkok távolsága, azonban az y irányban változik a mért értéktől függően. így a kiértékelhető interferenciacsíkok számát korlátozza a fotoelektromosan még kiértékelhető interferenciacsík távolság. Ha az erő nem központosán hat a hajlítólapra, akkor ez elcsavarodik, és ezáltal megváltozik az interferenciacsíkok távolsága az x irányban, valamint a kimenő jelek közötti fáziskülönbség. Az egymással szilárdan összekötött lemezeket, amelyek a mérőelemet képezik, jó minőségű és áttetsző anyagból kell készíteni. Ezenkívül a lemezeknek igen jó minőségű felülettel és jó mérettartással kell rendelkezniük, hogy meg lehessen valósítani a légrés kívánt geometriáját. A deformálódó testet nem lehetséges egyetlen darabból készíteni, mivel a légrést meghatározó felületeket polírozni kell. Célunk a találmánnyal olyan megoldás létrehozása, amely lehetővé teszi, hogy különösen az interferenciacsíkok távolságát állandó értéken tartsuk a mérési tartományban, és egyidejűleg biztosítsuk a tetszőleges beállíthatóságot, miközben a mérőelem (deformálódó test), az optikai leképezőrendszer és a fotoelektromos vevő közötti relatív helyzetváltozások nem befolyásolják a jelkészletnek a mérési tartományhoz való hozzárendelését, és a hajlítólemez elcsavarodása nem 1 befolyásolja a kimenő jelek közötti fáziskülönbséget. A berendezés lehetővé teszi, hogy a deformálódó test anyagaként ne áttetsző anyagot alkalmazzunk. A deformálódó test egyszerű felépítésű. Ezenkívül lehetőség van megtakarításra a deformálódó test értékes anyagának tekintetében, továbbá a mérési tartomány egyszerű változtatására, valamint arra, hogy optikai úton sarokterhelés függetlenséget érjünk el. A találmánnyal olyan berendezést kívánunk létrehozni elsősorban digitális erőméshez, amely rövid mérési időket és nagy felbontóképességet biztosít és rossz üzemi feltételek mellett is pontosan működik. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy egy villaalakúra kiképzett deformálódó testen egy billenéstől független interferométert helyezünk el. A deformálódó test gyűrű- vagy keretrugó alakjában is kiképezhető. A villaalakú deformálódó test egy hajlítással szemben merev alaptestből, és egy vagy több hajlítólapból áll, továbbá az alaptest egy helyen szilárdan rögzítve van egy állványban. Az alaptestet és a hajlítólapot egyszerű módon egy darabból, például jó minőségű rugóacélból vagy kvarcból készítjük. A deformálódó test értékes anyagával kapcsolatban többféle lehetőség van a megtakarításra. így vagy csak a hajlítólapot készítjük értékes anyagból, és ezt szilárdan összekötjük a hajlítással szemben merev alaptesttel, vagy a hajlítólapokba járulékos közbenső részeket illesztünk be, amelyek úgy vannak kialakítva, hogy a deformálódó mozgás legnagyobb részét felveszik. Az utóbbi esetben csupán a közbenső részeket kell az értékes deformálódó anyagból előállítani. Különösen előnyös az, ha a közbenső részeket kristályos kvarcból, az alaptestet, valamint a hajlítólapokat pedig kovaanyagból állítjuk elő. Ha több hajlítólemez van elhelyezve, akkor a hajlítólapokat szabad végeiken egy csatolóelemmel egymással szilárdan összekötjük. A mérendő erő az egyik külső hajlítólapra vagy a csatolóelemre hathat. A több hajlítólappal rendelkező elrendezésnél a hajlítólapokat egyidejűleg párhuzamos vezetőrudakként lehet alkalmazni az erőbevezető rendszerhez. A terhelő oszlop itt közvetlenül a hajlítólapokra van illesztve. Az erőt az egyik érintkezési helyen visszük át a deformálódó testre. Ezt a helyet úgy kell kialakítani, hogy nyomatékot ne vigyünk át. A másik helyen a terhelő oszlop egy kinematikai vezetéken át illeszkedik egy hajlítólapra. A kinematikai vezetéket úgy kell kialakítani, hogy lehetőleg csak elhanyagolhatóan kis nyomatékot vigyen át. A hajlítólap billenésre invariáns reflektorának a hajlítólap befogási helyétől mért távolságának változtatásával beállítható a kívánt mérési tartomány. Több terhelő oszlop különböző távolságokban való alkalmazásával a mérleg serpenyőjének áthelyezésével egyszerű módon több tartományú erőmérő rendszer valósítható meg. A deformálódó testtel szilárdan össze van kötve 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
