184261. lajstromszámú szabadalom • Jelyzetérzékelő, digitális abszoluthelyzet meghatározásához
1 184 261 2 A találmány helyzetérzékelő, illetve a helyzetérzékelő kódjel-hordozó elemeinek kialakítása, gépelemek ésjvagy szerkezeti elemek helyzetének meghatározásához, melynél az alkalmazott megoldás lehetővé teszi a helyzetérzékelő átviteli függvényének független változójához a digitális függő változó beállíthatóságát. Ez alatt az értjük, hogy a helyzetérzékelő letapogató érzékelőjének elmozdulásához - tehát helyzetérzékelő átviteli függvényének független változójához, amely távolság vagy szögérték lehet - a megkívánt pontosságnak megfelelően rendelhető hozzá egy számérték — tehát az ún. digitális függő változó. Vagyis az adott távolsághoz vagy szöghöz rendelt szám (vagy fordítva az elérendő számhoz vagy tartozó távolság, illetve szögérték) tetszőleges finomsággal beállítható. Ismert, a kódjel hordozó elemek alkalmazása a vezérléstechnikában, így például a különféle digitális vezérlési abszolút helyzetérzékelő rendszerekben. Ezen rendszerek alkalmazása szerszámgépek és emelőberendezések terén gyakori, ahol például a működéssel szorosan összefüggésben a szerszámgépek szán helyzetét, az emelő berendezések gémállását, gémszög helvzetét érzékelik és vezérlik. Ezek mellett, ezen rendszereken belül mind jelentősebb alkalmazási terület alakult ki a nehézüzemű gépi berendezéseknél is. A gyakorlatban alkalmazott vezérlési rendszereknél többnyire a lineáris pályán elmozduló, vagy tengely körül elforduló szerkezeti elemek helyzetérzékelésére jól bevált gyakorlati módszer, hogy a pálya - a felbontási finomság igényének megfelelő - pontjaihoz egylépésű kódot rendelnek, amelyet az elmozdulás során egy letapogatófej értelmez, majd a felhasználásnak megfelelő jellé (kijelzett szám, komparációs szint stb.) alakít. A kód elemei a gyakorlatban alkalmazott és ismert rendszereknél az elmozdulásra merőlegesen (szögadónál sugár mentén) kialakítottak, és számukat a teljes átfogás és kvantumhányadosa határozza meg. Egylépésű kódként többnyire bináris, vagy BCD tükrözött kódok a használatosak (pl. Gray, Watts stb.). Ilyen jellegű megoldást ismertet a 301 896 lajstromszámú osztrák Leolvasóberendezés egy digitális szögmérőhöz című szabadalom. A szabadalom hagyományos kódkialakítású szögmérő újszerű leolvasó berendezésének megoldását mutatja be. A szabadalomtól a találmány — lényeges eltérése abban van, hogy a fent említettel szemben bejelentésünk újszerű kódkialakításra vonatkozik és hagyományos leolvasóberendezést valósít meg. Ugyancsak optikai körosztású szögmérő berendezést mutat be az 590456 lajstromszámú svájci eredetű szabadalom. Bejelentésünkkel szembeni eltérése abban van, hogy ez a berendezés sem a kódkialakításra, hanem annak leolvasó részére vonatkozik, mely átlagérzékelő elemek elrendezettsége révén interpolálja a kódátmenetek közötti értékeket. A megelőzőekben ismertetett digitális helyzetmérési elv kiválóan alkalmas ismert mechanikai elrendezésben történő megvalósításra, ahol a helyzetpontokhoz egyértelműen egy számot rendelünk. Például 0,01 mm-es szánelmozdulást hozhatunk létre egy 2 mm menetemelkedésű golyós orsós meghajtással, amelynek szöefordulását egy 200 kódlépésre beosztott kódtárcsa egy kódlépésével mérhetünk. Ugyanakkor viszont a hagyományos elrendezéssel megvalósíthatatlan 0,009 vagy 0,011 mm elmozdulás beállítása ugyanezen kódlépéssel, mivel a kinematikai kapcsolat merev. A kinematikai kapcsolat állíthatóságára csak súrlódásos elven működő áttétel ismeretes, ami abszolút helyzetérzékelőknél általában megengedhetetlen. További megoldás a digitális szám korrekciója egyszerű esetben szorzóművel, bonyolultabbnál elektronikával, célszámítógéppel. Ez utóbbi megoldások viszont rendkívül költségesek, bonyolultak és ezekből eredően számos hibaforrást hordoznak magukban. A megelőzőekben ismertetett helyzetérzékelők alkalmazási területe adott igények és a fejlődés kapcsán bővült. Ilyen újább alkalmazási területként jelölhető meg pl. a gémesdaruk, ahol a helyzetérzékelő alkalmazására a gémszög helyzetérzékelésénél kerül sor. Ebben az esetben a nagyméretű acélszerkezetek gyártási pontatlansága, lazább mérettűrései következtében különösen szükségessé teszi a helyzetérzékelő finom állíthatóságát. Az ismert módszerek ezen igényeket kielégíteni az előírásokkal megegyezően nem képesek. Találmány célja olyan digitális helyzetérzékelő kialakítása, amely a függő és független változó között a merev kinematikai kapcsolat mellett szükséges finom állíthatóságot biztosítja. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy az elvárásnak megfelelő helyzetérzékelő kialakítható, ha az elmozduláshoz képest a kódátmenetek nem merőlegesek, hanem ferde kialakításúak az elmozdulás irányával. A találmány helyzetérzékelő gépelemek és/vagy egyéb szerkezeti elemek abszolút helyzetének meghatározásához kódjel segítségével, melynek kódjelhordozó eleme ezen kódpályája és kódátmenetei vannak, továbbá letapogató érzékelője van, és melynél a kódátmenetek, a kódpálya érintőjé(i)vel a merőlegestől eltérő a szöget zárnak be és a kódpálya a letapogató érzékelő méreténél szélesebb, ezáltal a letapogató érzékelő a kódpálya középvonalával kívánt mértékű ß szöget bezáró elmozdulási pályára szerelhető. A találmányt a továbbiakban ábrák alapján ismertetjük, melyeknél az 1. ábra a lineáris helyzetérzékelő, a 2. ábra szöchelyzet-érzékelő kivitelét mutatja vázlatosan, míg a 3. ábra a szöghelyzet beállíthatóságának levezetését szemlélteti. A találmány szerinti kivitelezés megtartja a merev kinematikai kapcsolatot az elmozduló test pl. darugém és az 1 kódjelhordozó (kódléc, vagy kódtárcsa) között, a 2 letapogató érzékelő csupán a 4 kódátmenetek geometriai elhelyezésén és az általa befutott pályán változtat. Az elrendezést az 1. ábra négysávos 1 kódjelhordozó példáján mutatjuk be, ahol az egyes 3 kódpálvák szélesebbek mint a 2 letapogató érzékelő (pl.: optikai csatoló) mérete. A 4 kódátmenetek az elmozdulás irányára nem merőlegesen, hanem a szög alatt hajlanak. Az L mérendő távolság kezdetén a 2 letapogató érzékelő a 3 kódpálya középhelyzetében van. Ha most a 3 kódpálya és a 2 letapogató éizékelő egymáshoz Jcépesti pályáját ±(3 szöggel kimozdítjuk a párhuzamosból, a pontozott, vagy a szaggatott vonalaknak megfelelően a végérték 4 kódátmenetét ±AL távolság befutásakor éri el, a közbeeső értékeket pedig egyenes arányban kisebb eltéréssel. Ezzel az adott távolsághoz rendelt szám, vagy az elérendő számértékhez tartozó távolság finoman beállítható. Az 1. ábrán feltüntetett úgynevezett lineáris helyzetérzékelő a következő összefüggések alkalmazásával alakítható ki. Az L távolság ±X százalékos finom beállításához 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
