DE1267433B

DE1267433B - Position measuring transformer

Info

Publication number: DE1267433B
Application number: DEP1267A
Authority: DE
Inventors: Clair Loring Farrand
Original assignee: Inductosyn Corp
Current assignee: Inductosyn Corp
Priority date: 1959-11-10
Filing date: 1960-05-07
Publication date: 1968-05-02

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

GOIdGOId

Deutsche Kl.: 42 d-1/12 German class: 42 d- 1/12

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

P 12 67 433.8-52
7. Mai 1960
2. Mai 1968P 12 67 433.8-52
May 7, 1960
May 2, 1968

Die Erfindung betrifft einen Stellungsmeßtransformator mit zwei relativ zueinander bewegbaren Gliedern, die jeweils eine starre Basis haben, auf deren einer Stirnseite eine Vielzahl benachbarter und sich quer zur Bewegungsrichtung erstreckender Leiter in Form von elektrisch gut leitenden Metallstreifen im Abstand voneinander angeordnet und gegen die Basis isoliert sind.The invention relates to a position measuring transformer with two members movable relative to one another, each of which has a rigid base, on one face of which there are a large number of adjacent ones Conductor extending transversely to the direction of movement in the form of highly electrically conductive metal strips in the Are spaced apart and isolated from the base.

Gemäß dem bekannten Stand der Technik wird Wert darauf gelegt, daß aus vielerlei Gründen die magnetischen Stromkreise der Präzisions-Stellungsmeßtransformatoren entweder zum Messen einer Drehbewegung oder einer linearen Bewegung, wobei relativ zueinander bewegliche flache Glieder die Wicklungen auf ihren gegenüberliegenden Stirnseiten tragen, nur Luftwege aufweisen sollen. In der USA.-Patentschrift 2 650 352 ist bereits darauf hingewiesen, daß für die Messung der linearen Abstände oder der Winkel zweier relativ zueinander beweglicher Wicklungen, die jeweils eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Leitern haben, diese beweglichen Wicklungen auf relativ zueinander beweglichen Trägergliedern aus nichtmagnetischem Isoliermaterial, vorzugsweise Glas, angeordnet sein sollen, wobei die dünnen, flachen Leiterwicklungen metallische Niederschläge sein können, die unmittelbar auf dem Glasträger niedergeschlagen sind, so daß die magnetischen Wege nur Luftwege aufweisen. In der USA.-Patentschrift 2 799 835 ist darauf hingewiesen, daß in den bekannten Vorrichtungen entweder ferromagnetische oder Lufttransformatoren verwendet werden können, und es heißt dann weiter, daß nur nichtmagnetisches und nichtleitendes Material, wie Glas, mit ebenen Stirnflächen als Träger für die Wicklungsleiter zu empfehlen sei. Diese Patentschrift zeigt und beschreibt auch nur eine solche Konstruktion, bei der dann diese Leiter unmittelbar auf dem Glas als metallische Ablagerung, vorzugsweise in Form von Silber, durch einen Fotoätzprozeß abgelagert werden.According to the known prior art, it is important that, for many reasons, the magnetic circuits of the precision position measuring transformers either for measuring a Rotary motion or a linear motion, wherein relatively movable flat members the Wear windings on their opposite end faces, should only have airways. In the U.S. Patent 2 650 352 it has already been pointed out that for the measurement of the linear distances or the angle of two relatively movable windings, each having a plurality of in series switched conductors have these movable windings on relatively movable support members of non-magnetic insulating material, preferably glass, are to be arranged, the thin, flat conductor windings can be metallic deposits that are directly on the Glass slides are deposited so that the magnetic paths only have airways. In the U.S. Patent 2 799 835 it is pointed out that in the known devices either ferromagnetic or air transformers can be used, and it goes on to say that only non-magnetic and non-conductive material, such as glass, with flat end faces as a carrier for the Winding conductor is recommended. This patent specification shows and describes only one such construction, in which then these conductors directly on the glass as a metallic deposit, preferably in Form of silver, deposited by a photo-etching process.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist auch schon die Notwendigkeit erkannt worden, die unerwünschte thermische Ausdehnung des Gestells oder Bettes einer automatisch gesteuerten Werkzeugmaschine zu kompensieren, bei der ein linearer Stellungsmeßtransformator gemäß der USA.-Patentschrift 2 799 835 in einem Koordinatensystem zum Führen und Instellungbringen des Schneidwerkzeuges verwendet wird. In der britischen Patentschrift 810 105 ist darauf hingewiesen, daß bei Durchführung eines automatisehen Arbeitsvorganges auf Werkzeugmaschinen mit einem aus Gußeisen oder Gußstahl bestehenden Ge-Stellungsmeßtransformator In the known devices, the need has already been recognized, the undesirable thermal expansion of the frame or bed to an automatically controlled machine tool compensate, in which a linear position measuring transformer according to US Pat. No. 2,799,835 in a coordinate system is used for guiding and positioning the cutting tool. In British Patent 810 105 it is indicated that when performing an automatic vision Working process on machine tools with a Ge-position measuring transformer made of cast iron or cast steel

Anmelder:Applicant:

Inductosyn Corporation,Inductosyn Corporation,

Carson City, Nev. (V. St. A.)Carson City, Nev. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. W. HögerDr.-Ing. W. Höger

und Dipl.-Ing. W. Stellrecht M. Sc,and Dipl.-Ing. W. Stellrecht M. Sc,

Patentanwälte, 7000 Stuttgart 1, Uhlandstr. 16Patent Attorneys, 7000 Stuttgart 1, Uhlandstr. 16

Als Erfinder benannt:
Clair Loring Farrand,
Bronxville, N. Y. (V. St. A.)Named as inventor:
Clair Loring Farrand,
Bronxville, NY (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. November 1959
(852 028)Claimed priority:
V. St. v. America November 10, 1959
(852 028)

stell oder Bett bei einer höheren äußeren Temperatur als derjenigen, bei der das Koordinatensystem eingestellt wurde, das Werkstück falsche Dimensionen im Hinblick auf die thermische Ausdehnung des Werkzeugmaschinengestells oder -bettes erhält. Das britische Patent weist dann noch darauf hin, daß beim Ausdehnen oder Zusammenziehen des Gestells der Werkzeugmaschine dieses Gestell oder Bett im allgemeinen die physischen Elemente des Koordinatensystems mitnimmt, zu denen auch das Glied des Stellungsmeßtransformators gehört, das am Gestell oder Bett befestigt ist. In dem Patent ist davon gesprochen, daß das Isoliermaterial, aus dem dieses Glied hergestellt ist, so ausgewählt sein sollte, daß es im wesentlichen den gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten hat wie das Metall des Werkzeugmaschinenbettes oder -gestells. Diese Forderung kann ohne allzu hohe Kosten nur mit Schwierigkeit erfüllt werden, wenn sie überhaupt erfüllt werden kann. Die praktisch verwendbaren Materialien haben nämlich nicht den gleichen Wärmeausdehnungs-stell or bed at a higher external temperature than that at which the coordinate system is set the workpiece has incorrect dimensions with regard to the thermal expansion of the machine tool frame or bed. The British patent also indicates that when the frame is expanded or contracted, the Machine tool this frame or bed in general, the physical elements of the coordinate system takes along, which also includes the member of the position measuring transformer that is attached to the frame or Bed is attached. In the patent it is said that the insulating material from which this Member made should be selected so that it has substantially the same coefficient of thermal expansion like the metal of the machine tool bed or frame. This requirement can only be met with difficulty without excessive costs fulfilled if it can be fulfilled at all. Have the practically usable materials namely not the same thermal expansion

809 574/173809 574/173

satt verbunden ist, mit der die eine Stärke von 0,0127 bis 0,127 mm aufweisenden Leiter fest verbunden sind, und daß die Verbundeigenschaften, die Dicke der Verbund- und Isolierschicht und die Me-5 tallart und Stärke der Leiter derart gewählt sind, daß sich die Lage der Leiter entsprechend den Änderungen der durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Oberflächenlängenänderung der zugehörigen Basis unter Aufrechterhaltung des Verbundes ändert.is fully connected, with which a thickness of 0.0127 to 0.127 mm having conductor firmly connected are, and that the composite properties, the thickness of the composite and insulating layer and the Me-5 Tallart and strength of the ladder are chosen so that the position of the ladder according to the changes the change in surface length of the associated Basis changes while maintaining the network.

Auf diese Weise ist es möglich, die Basen der beweglichen Glieder des Stellungsmeßtransformators aus dem gleichen Material zu machen, aus dem auch die mit den Gliedern gekuppelten oder verbundenen Maschinenteile bestehen.In this way it is possible to fix the bases of the movable members of the position measuring transformer to be made of the same material as those coupled or connected to the links Machine parts exist.

Als Basen für die beweglichen Glieder des Stellungsmeßtransformators kommen z. B. Eisen, Stahl, Aluminium, Messing, Magnesium, Titan, Sintermetalle oder Ferrite in Frage.As bases for the movable members of the position measuring transformer come z. B. iron, steel, aluminum, brass, magnesium, titanium, sintered metals or ferrites in question.

Als Material für die Leiter kann eine dünne Me-A thin metal can be used as the material for the ladder

koeffizienten. Es hat sich dann als notwendig herausgestellt, den Temperaturausdehnungskoeffizienten
der interessierenden Materialien innerhalb des Bereiches der Änderungen der äußeren Temperatur
festzustellen. Dabei wurde gefunden, daß diese in
vielen Fällen sich erheblich von den veröffentlichten
Werten unterscheidet. Bis jetzt wurden die Präzisions-Stellungsmeßtransformatoren gemäß der USA.-Patentschrift 2 799 835 zum Messen von linearen
oder Drehbewegungen so gebaut, daß ihre Wick- ίο
lungsleiter auf Trägergliedern aus nichtleitenden,
nichtmagnetischen, permeablen Materialien, wie beispielsweise Glas oder andere nichtmagnetische Isolatoren, angeordnet oder auf ihnen direkt abgelagert
wurden, und dies trotz der Tatsache, daß unter ver- 15
änderlichen Bedingungen in bezug auf die äußere
Temperatur die Wärmeausdehnung oder Zusammenziehung dieser Glieder und der auf ihnen angebrachten Wicklungen wesentlich von der thermischen Ausdehnung und Zusammensetzung der Metallkonstruk- 20 tallfolie guter elektrischer Leitfähigkeit und Biegsamtion verschieden war, auf der die Glieder montiert keit, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder SiI-wurden. __ ber, verwendet werden. Die Dicke der Folie ist dabeicoefficients. It then turned out to be necessary, the temperature expansion coefficient
of the materials of interest within the range of changes in external temperature
ascertain. It was found that this in
many cases differ significantly from those published
Different values. Heretofore, the precision position measuring transformers disclosed in U.S. Patent 2,799,835 have been used for measuring linear
or rotary movements built so that their Wick- ίο
conductor on support members made of non-conductive,
non-magnetic, permeable materials, such as glass or other non-magnetic insulators, arranged or deposited directly on them
despite the fact that under 15
changeable conditions in relation to the external
Temperature, the thermal expansion or contraction of these links and the windings attached to them was significantly different from the thermal expansion and composition of the metal construction foil of good electrical conductivity and flexibility on which the links were mounted, for example made of copper, aluminum or silicon. __ about to be used. The thickness of the foil is included

Es wurde festgestellt, daß bei Befestigen eines durch die gewünschte Leitfähigkeit bestimmt, linearen Meßtransformatorgliedes, dessen Leiter- Die Verbindung der Leiter mit der jeweiligen Ba-It was found that when attaching one determined by the desired conductivity, linear measuring transformer element whose conductor- The connection of the conductor with the respective Ba-

wicklungen unmittelbar auf einem Glasträger abge- 25 sis muß so ausgeführt sein, daß sich die aus den einlagert waren, wobei das Glas einen Temperatur- zelnen Leitern bestehende Wicklungsanordnung zukoeffizienten von 8,8 · 10~⁶ pro Grad Celsius hatte,
mit einem Eisengestell, das einen Temperaturkoeffizienten von 10,6 ■ 10~⁶ pro Grad Celsius hatte,
sich zwar richtige Messungen bei einer bestimmten 30
Temperatur von 20° C ergaben, jedoch das Glas
und die Wicklungen bei 27° C einen gesamten Längenfehler in bezug auf das Gestell von 0,003 mm
aufweisen. Derartige Fehler sind nicht zulässig, wenn
eine Gesamtlagegenauigkeit der Werkzeugmaschine 35 derselben betragen, die für die elektrisch leitende einschließlich der Steuerausrüstung von 0,0025 mm Folie verwendet werden, die dann schließlich die erforderlich ist, und nur ein Teil dieses Fehlers kann Wicklungen bildet und die auch von dem Ausdehan sich dem Meßsystem zugeordnet werden. nungskoeffizienten des Wicklungsträgers erheblichWindings directly on a glass support must be designed in such a way that they were embedded in the glass, with a winding arrangement consisting of individual temperature conductors with coefficients of 8.8 · 10 ~ ⁶ per degree Celsius,
with an iron frame, which had a temperature coefficient of 10.6 ■ 10 ~ ⁶ per degree Celsius,
correct measurements at a certain 30
Temperature of 20 ° C resulted, however, the glass
and the windings at 27 ° C had a total length error with respect to the frame of 0.003 mm
exhibit. Such errors are not allowed if
an overall positional accuracy of the machine tool 35 of the same used for the electrically conductive including control equipment of 0.0025 mm foil which is then ultimately required, and only a part of this error can form windings and which are also of the extension on the measuring system be assigned. voltage coefficient of the winding carrier considerably

Bei einem sich drehenden Stellungsmeßtransfor- unterschieden ist. Wenn die Dicke der Bindeschicht mator ergibt sich die Schwierigkeit, die Wicklungs- 40 übermäßig groß ist, wird sie entsprechend dem beanordnungen mit der Drehachse genau zu zentrieren. treffenden verwendeten Bindematerial die Tendenz Auf diese Schwierigkeit wurde in der USA.-Patent- haben, die Länge der Leiteranordnung entsprechend schrift 2 844 802 hingewiesen, wo das stationäre ihrer eigenen Charakteristik und nicht im Einklang Glied aus einem Material besteht, das einen Tempe- mit der Charakteristik des Metallträgers auszudehnen raturausdehnungskoeffizienten aufweist, der von 45 oder zusammenzuziehen. Daher sind die Dünne der demjenigen des Gehäuses verschieden ist und daher Bindeschicht, ihr Temperaturausdehnungskoeffizient, nicht unmittelbar mit ihm befestigt werden kann.
Trotzdem behalten das Glied und die Wicklung genau ihre zentrale Lage, ohne daß eine umständliche
und teure Einrichtung, wie beispielsweise kompen- 5°
sierende Zwischenträger, verwendet würde. DasIn the case of a rotating position measurement transformer, there is a difference. If the thickness of the binding layer mator results in the difficulty of the winding 40 being excessively large, it will be accurately centered according to the arrangement with the axis of rotation. The tendency towards this difficulty was pointed out in the USA. Patent, the length of the conductor arrangement according to document 2 844 802, where the stationary of its own characteristic and inconsistent member consists of a material which has a temperature the characteristic of the metal support to expand has a coefficient of expansion of 45 or to contract. Therefore, the thinness is different from that of the housing and therefore the bonding layer, its coefficient of thermal expansion, cannot be directly attached to it.
Nonetheless, the link and the winding maintain their exact central position without inconvenience
and expensive equipment such as compensating 5 °
sizing intermediate carrier would be used. That

sammen mit der Basis ausdehnen und zusammenziehen kann, ohne daß die Verbindung zwischen beiden Teilen Schaden leidet.can expand and contract together with the base without affecting the connection between the two Sharing suffers damage.

Die zum Isolieren und Verbinden der dünnen Metallfolie und des Trägermetallblockes oder der Scheibe geeigneten Materialien haben im allgemeinen Temperaturausdehnungskoeffizienten, die von denen der Metalle weit verschieden sind oder ein VielfachesThe one for isolating and connecting the thin metal foil and the carrier metal block or the Disc suitable materials generally have coefficients of thermal expansion that of those of metals are vastly different or multiples

gleiche trifft auf ein sich drehendes Glied zu, das einen Temperaturausdehnungskoeffizienten hat, der sich von demjenigen des sich drehenden Trägers unterscheidet, auf dem er montiert ist.the same applies to a rotating member that has a coefficient of thermal expansion equal to differs from that of the rotating support on which it is mounted.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Meßgenauigkeit derartiger Stellungsmeßtransformatoren in einem weiten Temperaturbereich unabhängig von dem Material der mit den beiden beweg-The invention is now based on the object of improving the measuring accuracy of such position measuring transformers in a wide temperature range regardless of the material of the two moving

ihre Elastizität und ihr Festhängen an dem Träger und der Folie einzeln und zusammen bei der Erfindung von besonderer Wichtigkeit.their elasticity and their clinging to the carrier and the film individually and together in the invention of particular importance.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß es möglich ist, Materialien für das eine Glied oder für beide relativ zueinander beweglichen Glieder in Form von ferromagnetischem oder nichtferromagnetischem Metall zu verwenden, so daß also die thermische Ausdeh-55 nung der Basis der thermischen Ausdehnung des Metalles entspricht, auf dem das Glied befestigt ist.From the above it follows that it is possible to use materials for one link or for both relatively mutually movable members in the form of ferromagnetic or non-ferromagnetic metal so that the thermal expansion is the base of the thermal expansion of the Metal on which the limb is attached.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der Erfindung dargestellt. Es zeigtThe drawing shows an exemplary embodiment to explain the invention. It shows

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Überbaren Gliedern des Stellungsmeßtransformators ge- 60 tragers,1 shows a diagrammatic view of a transferable link of the position measuring transformer carrier 60,

kuppelten Maschinenteile zu erhöhen. F i g. 2 eine schaubildliche Ansicht der Elemente,coupled machine parts to increase. F i g. 2 is a perspective view of the elements,

Das gelingt bei einem Stellungsmeßtransformator wie sie bei der Herstellung des Übertragers nachThis is achieved with a position measuring transformer like the one used in the manufacture of the transformer

der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß F i g. 1 verwendet wurden,of the aforementioned genus, according to the invention, FIG. 1 were used,

dadurch, daß die Basen aus einem im wesentlichen F i g. 3 einen Schnitt durch einen drehbaren Über-in that the bases consist of a substantially F i g. 3 a section through a rotatable

den gleichen Ausdehnungskoeffizienten aufweisenden 65 trager,65 carriers with the same expansion coefficient,

Metall sind und mit ihrer Stirnseite eine filmartige Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Werkzeug-Verbund- und Isolierschicht von einer Dicke von der maschine, an der ein Übertrager befestigt ist, Größenordnung von 0,0254 bis 0,254 mm fest und F i g. 5 eine Seitenansicht gemäß F i g. 4,Are metal and with their end face a film-like Fig. 4 is a plan view of a tool composite and insulating layer of a thickness from the machine to which a transducer is attached, Of the order of 0.0254 to 0.254 mm solid and F i g. 5 is a side view according to FIG. 4,

Fig. 6 einen Teillängsschnitt durch ein Übertragerglied gemäß F i g. 4 und 5 in größerem Maßstab. 6 shows a partial longitudinal section through a transmission element according to FIG. 4 and 5 on a larger scale.

Der in Fig. 1 dargestellte Übertrager stellt einen Stellungsmeßtransformator dar mit relativ zueinander beweglichen Gliedern, und zwar mit einem stationären Glied 1 und einem in Richtung der Pfeile 3 beweglichen Glied 2. Das feste Glied 1 hat eine Basis 4 aus warmgewalztem Stahl. Eine Transformatorwicklung ist isoliert auf dieser Basis 4 angebracht und mit dieser verbunden. Die Wicklung besteht aus einer Folie von Leitern, die bei 5 in Form von quer zur Bewegungsrichtung angeordneten und in Reihe verbundenen Leitern angedeutet ist. Das durch die Leiterfolie 5 gebildete Transformatorglied ist mit der flachen Oberfläche 6 der Basis 4 mittels eines allgemein durch 7 bezeichneten Bindematerials verbunden und von dieser Oberfläche isoliert. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, hat das Bindematerial 7 eine Zwischenfolie 8 aus Isolierpapier von ungefähr 0,05 mm Dicke, das an beiden Seiten des Bindematerials angebracht ist und von den Überzugsschichten 9 und 10 aus polyamidgehärtetem Epoxyharz durchdrungen ist. Das bewegliche Glied 2 hat eine Basis 11 aus warmgewalztem Stahl entsprechend der Basis 4. Die andere Transformatorwicklung ist von dieser Basis 11 isoliert und mit ihr verbunden. Diese Wicklung hat die Form einer bei 12 angedeuteten Leiterfolie, wobei die Leiter quer zur Bewegungsrichtung angeordnet und in zwei Wicklungsgruppen 13 und 14 unterteilt sind. Die Leiter jeder Gruppe sind in Reihe miteinander verbunden, und die Wicklungen 13 und 14 sind in Flächen angeordnet. Die Leiterfolie 12 ist mit der flachen Oberfläche 15 der Basis 11 mittels eines allgemein mit 16 bezeichneten Materials, das ähnlich dem Bindematerial 7 ist, verbunden und von dieser Oberfläche isoliert.The transformer shown in Fig. 1 represents a position measuring transformer with relative to each other movable members, namely with a stationary member 1 and one movable in the direction of the arrows 3 Link 2. The fixed link 1 has a base 4 made of hot rolled steel. A transformer winding is insulated on this base 4 and connected to it. The winding consists of one Foil of conductors at 5 in the form of transverse to the direction of movement and connected in series Ladders is indicated. The transformer element formed by the conductor foil 5 is connected to the flat surface 6 of the base 4 by means of a bonding material indicated generally by 7 and isolated from this surface. As can be seen from the drawing, the binding material 7 has a Intermediate sheet 8 of insulating paper approximately 0.05 mm thick, which is attached to both sides of the binding material is attached and penetrated by the coating layers 9 and 10 made of polyamide-cured epoxy resin is. The movable member 2 has a base 11 made of hot-rolled steel according to FIG Base 4. The other transformer winding is isolated from this base 11 and connected to it. These The winding has the form of a conductor foil indicated at 12, the conductor being transverse to the direction of movement arranged and divided into two winding groups 13 and 14. The leaders of each group are connected in series, and the windings 13 and 14 are arranged in areas. the Conductor foil 12 is connected to the flat surface 15 of the base 11 by means of a generally designated 16 Material that is similar to the binding material 7, connected and isolated from this surface.

Die Glieder 1 und 2 des Übertragers werden in ähnlicher Weise hergestellt, wobei die nachfolgende Beschreibung sich auf das Glied 1 bezieht, jedoch in gleicher Weise auf Glied 2 angewendet werden könnte.The links 1 and 2 of the transformer are made in a similar manner, the following being Description relates to member 1, but can be applied to member 2 in the same way could.

Die elektrisch leitende Folie 17 aus Kupfer, Silber, Aluminium od. dgl. (s. Fig. 2), die beispielsweise 0,05 mm dick sein kann, ist an der Unterseite mit einer Lage 18 eines polymerisierenden flüssigen Kunstharzes beschichtet. In ähnlicher Weise trägt die Oberfläche 6 der Basis 4 an ihrer oberen Stirnseite eine Lage 19 aus einem ähnlichen Kunstharz. Mit 21 ist eine Papierlage bezeichnet, wie sie im Zusammenhang mit dem Papier 8 in F i g. 1 erwähnt war, das an beiden Seiten mit einem ähnlichen Kunstharz überzogen war. Die Oberfläche 6, das Papier 21 und die beschichtete leitende Folie 17 werden, wie in F i g. 2 dargestellt, übereinandergelegt, zusammengepreßt und bei einer Polymerisationstemperatur erwärmt. Wenn der Polymerisierungsvorgang beendet ist, sind die Elemente 6, 21 und 17 miteinander verbunden. Die Wirkung des Papiers und des Kunstharzes besteht darin, eine isolierende Verbindung, wie beispielsweise 18 und 19, herzustellen, die die leitende Folie 17 ungefähr 0,13 mm von der Basis 4 trennt. Das Leitermuster gemäß F i g. 1 wird nun in der Folie 17 durch Fotoätzen mit Hilfe einer genauen Matrix gebildet. Zwar wurden chemisch härtbare Kunststoffe erwähnt, doch können auch andere Bindemittel, wie wärmehärtbare Kunststoffe oder andere Materialien, verwendet werden, sofern sie die hier beschriebenen vorteilhaften Merkmale aufweisen. Die Verbindung zwischen den Elementen 6 und 17 kann eine Stärke in der Größenordnung von 0,025 bis 0,25 mm haben. Gegebenenfalls können die Kunststofflagen 18 und 19 bis zu einem festen Zustand teilweise polymerisiert und eine Lage aus flüssigem Kunststoff für das Papier 21 verwendet werden, wodurch eine geeignete isolierende Bindeschicht erzeugt wird.The electrically conductive film 17 made of copper, silver, aluminum or the like. (See FIG. 2), for example May be 0.05 mm thick, is at the bottom with a layer 18 of a polymerizing liquid Coated with synthetic resin. Similarly, the surface 6 carries the base 4 on its upper end face a layer 19 made of a similar synthetic resin. With a sheet of paper is referred to, as it is in connection with the paper 8 in FIG. 1 was mentioned, that on both sides with a similar synthetic resin was covered. The surface 6, the paper 21 and the coated conductive foil 17 are, as in FIG F i g. 2, superimposed, pressed together and heated at a polymerization temperature. When the polymerisation process is finished, the elements 6, 21 and 17 are connected to one another. The effect of the paper and the synthetic resin is to create an insulating connection, such as 18 and 19, to make the conductive foil 17 approximately 0.13 mm from the base 4 separates. The conductor pattern according to FIG. 1 is now in the film 17 by photo etching with the help of a precise Matrix formed. Chemically curable plastics have been mentioned, but others can as well Binders, such as thermosetting plastics or other materials, can be used if they have the have advantageous features described here. The connection between the elements 6 and 17 may have a thickness on the order of 0.025 to 0.25 mm. If necessary, can the plastic layers 18 and 19 partially polymerized to a solid state and made one layer liquid plastic can be used for the paper 21, creating a suitable insulating tie layer is produced.

ίο Drehbare Übertrager können in vielfacher Weise verwendet werden. Sie können an Werkzeugmaschinen angebracht und aus Gußeisen oder Stahl hergestellt werden. Sie können ferner als Teil eines Führungssystems eines Projektils eingebaut und aus Leichtmetall, wie Aluminium, Magnesium oder in manchen Fällen aus rostfreiem Stahl, hergestellt sein. Für jede einzelne Verwendung ist ein bestimmtes Metall für das Gehäuse und das drehbare Glied zweckmäßig, und das gleiche Metall wird vorteilhaft ao für die Basen des stationären und des drehbaren Gliedes benutzt.ίο Rotatable transmitters can be used in many ways be used. They can be attached to machine tools and made of cast iron or steel getting produced. They can also be installed and removed from a projectile as part of a guidance system Light metal such as aluminum, magnesium, or in some cases stainless steel be. For each individual use, there is a specific metal for the housing and the rotatable member expedient, and the same metal becomes advantageous ao for the bases of the stationary and the rotatable Limb used.

Fig. 3 zeigt einen drehbaren Übertrager gemäß der Erfindung, bei dem die Basis 22 des festen Gliedes 23 und die Basis 24 des Drehgliedes 25 aus dem gleichen Material sind wie das Gehäuse 26 und die drehbare Welle 27. Die Basen 22 und 24 sind unmittelbar mit dem Gehäuse 26 bzw. der drehbaren Welle 27 mit Hilfe von Schrauben 28 und 29 verbunden. Die Leiterfolien 31 und 32 bilden jeweils eine Transformatorwicklung und sind von den Basen 22 bzw. 24 durch die Verbindungen 33 bzw. 34 verbunden bzw. von diesen isoliert, wie dies in Verbindung mit den Leitern 5 und 12 der F i g. 1 bereits beschrieben wurde. Die von der drehbaren Wicklung 32 führenden Leitungen 35 sind mit der drehbaren Transformatorwicklung 36 verbunden, die mit der festen Transformatorwicklung 37 gekoppelt ist, die ihrerseits Leitungen 30 aufweist. Der Zweck des drehbaren Transformators besteht darin, Schleifringe und Bürsten zu vermeiden. Die drehbare Welle 27 ist im Gehäuse 26 auf Lagern 38 und 39 gelagert. Die festen Transformatorwicklungen 31 weisen zwei flächig angeordnete Wicklungen auf, die in ihrer drehbaren Gestalt den flächig angeordneten Wicklungen 13 und 14 der F i g. 1 entsprechen und Anschlußleitungen 40 aufweisen. Die feste Wicklung 37 des drehbaren Transformators ist auf einer Platte 41 angeordnet, die mit Hilfe eines Sprengringes 42 befestigt ist. Die drehbare Wicklung 32 entspricht in ihrer drehbaren Gestalt der festen Wicklung 5 der Fig. 1. Für die zentrische Einstellung des festen Gliedes 23 sind vier Schrauben 43 vorgesehen.Fig. 3 shows a rotary transmitter according to the invention, in which the base 22 of the fixed member 23 and the base 24 of the rotary member 25 are made of the same material as the housing 26 and the rotatable shaft 27. The bases 22 and 24 are directly connected to the housing 26 and the rotatable shaft, respectively 27 connected by means of screws 28 and 29. The conductor foils 31 and 32 each form a transformer winding and are connected to or isolated from bases 22 and 24 by compounds 33 and 34, respectively, as described in connection with FIG ladders 5 and 12 of FIG. 1 has already been described. Those leading from the rotatable winding 32 Lines 35 are connected to the rotatable transformer winding 36, which is connected to the fixed Transformer winding 37 is coupled, which in turn has lines 30. The purpose of the rotatable Transformer is to avoid slip rings and brushes. The rotatable shaft 27 is in Housing 26 mounted on bearings 38 and 39. The fixed transformer windings 31 have two planar windings, the rotatable shape of the planar windings 13 and 14 of FIG. 1 and have connecting lines 40. The fixed winding 37 of the rotatable transformer is arranged on a plate 41 which is fastened with the aid of a snap ring 42 is. The rotatable winding 32 corresponds in its rotatable shape to the fixed winding 5 of Fig. 1. Four screws 43 are provided for the central adjustment of the fixed member 23.

Die Glieder sind mechanisch unmittelbar und fest mit dem Gehäuse bzw. der Welle verbunden und verschieben sich in ihrer konzentrischen Lage infolge von Wärmeausdehnung, mechanischem Stoß und Schwingungen nicht. In ähnlicher Weise sind die die Leiteranordnungen bildenden Folien fest mit den Basen verbunden und besitzen einen spannungsfreien Zustand unter den obengenannten Verhältnissen. Hierdurch ergibt sich ein Übertrager von großer Genauigkeit und Stabilität.The links are mechanically directly and firmly connected to the housing or the shaft and shift in their concentric position due to thermal expansion, mechanical shock and Not vibrations. Similarly, the foils forming the conductor assemblies are integral with the Bases connected and have a stress-free state under the above-mentioned conditions. This results in a transformer of great accuracy and stability.

Wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, besitzt die Werkzeugmaschine 44 ein Bett 45 mit den Führungen 46 und 47, auf denen ein Schlitten 48 angeordnet ist. Der Schlitten 48 hat einen Bohrkopf 49 mit einem Motor 50 zum Antrieb eines Bohrers 51, der zum Bohren von Löchern in ein Werkstück 52 dient. DieAs shown in FIGS. 4 and 5, the machine tool 44 has a bed 45 with the guides 46 and 47, on which a carriage 48 is arranged. The carriage 48 has a drill head 49 with a Motor 50 for driving a drill 51 which is used to drill holes in a workpiece 52. the

Lage des Schlittens 48 und des Bohrers 51 wird genau durch den Präzisionsübertrager 53, den Motor 54 und eine Spindel 55 gesteuert, die in eine Mutter 56 eines digitalanaloggesteuerten, nicht dargestellten Servosystems eingreift. Der Übertrager 53 weist ein bewegliches Glied entsprechend Glied 2 der F i g. 1 auf, das mit 57 bezeichnet ist, wobei eine Vielzahl fester Glieder entsprechend dem Glied 1 der F i g. 1 als zwei Glieder 58 und 59 dargestellt sind, die hintereinander angeordnet sind und eine solche Zahl aufweisen, daß der gesamte Weg des Schlittens überdeckt ist.The position of the slide 48 and the drill 51 is precisely determined by the precision transmitter 53, the motor 54 and a spindle 55 controlled, which is in a nut 56 of a digital-analog controlled, not shown Servo system intervenes. The transmitter 53 has a movable member corresponding to member 2 of FIG. 1 on, which is denoted by 57, wherein a plurality of fixed links corresponding to link 1 of FIG. 1 are shown as two members 58 and 59, which are arranged one behind the other and such a number have that the entire path of the carriage is covered.

In diesem Beispiel sind das Bett 45 und der Schlitten 48 der Werkzeugmaschine 44 aus Eisen, und das Werkstück 52 ist ebenfalls aus Eisen. Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung sind bei höchster Genauigkeit im Einklang mit den in Verbindung mit F i g. 3 erwähnten Gründen die Basen 4 und 11 der F i g. 1 für die Glieder 57, 58 und 59 aus Eisen hergestellt, wie dies in Verbindung mit F i g. 1 erklärt wurde. Die festen Glieder 58 und 59 sind unmittelbar mit dem Bett 45 durch Schrauben 60 verbunden. Das bewegliche Glied 57 ist unmittelbar am Schlitten 48 durch Schrauben 61 in ähnlicher Weise, wie in F i g. 3 dargestellt, befestigt. Da die Glieder 58 und 59 aus dem gleichen Material wie das Bett 45 sind, ergibt sich keine Tendenz für Temperaturabweichungen oder für Verschiebungen der Glieder auf dem Bett. In ähnlicher Weise hat das Glied 57 keine Tendenz, sich auf dem Schlitten 48 zu verschieben. Da das Werkstück 52 aus ähnlichem Material wie die Werkzeugmaschine und die Glieder ist, kann der Arbeitsvorgang bei verschiedenen Temperaturen ohne sich hieraus ergebende Fehler durchgeführt werden.In this example, the bed 45 and the slide 48 of the machine tool 44 are made of iron, and the workpiece 52 is also made of iron. When applying the present invention are at highest accuracy in accordance with the in connection with F i g. 3 reasons mentioned the bases 4 and 11 of FIG. 1 for the links 57, 58 and 59 made of iron, as described in connection with FIG. 1 was declared. The fixed members 58 and 59 are directly connected to the bed 45 by screws 60. The movable member 57 is directly on the carriage 48 by screws 61 in a similar manner, as in Fig. 3 shown attached. Since the links 58 and 59 are made of the same material as bed 45, there is no tendency for temperature deviations or for moving the limbs on the bed. Similarly, link has 57 no tendency to shift on the carriage 48. Since the workpiece 52 is made of a similar material like the machine tool and the limbs, the work process can take place at different temperatures can be carried out without resulting errors.

Während also ein der Werkzeugmaschine angepaßter Präzisionsmeßübertrager geschaffen ist, der bei der Herstellung eines Werkstückes mit dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie die Werkzeugmaschinenglieder und die Übertragerbasen frei von Temperaturfehlern ist, können Werkstücke auch mit geringerem Fehler als bisher dann hergestellt werden, wenn verschiedene Koeffizienten vorliegen. Bisher wurden genaue Übertrager der allgemeinen vorbeschriebenen Art mit Silber oder anderen metallischen Leitern auf Glasplatten hergestellt. Die Befestigung der Leiter geschah dabei durch Vakuumablagerung, und die Dicke war entsprechend einer Galvanisierung.So while a precision measuring transmitter adapted to the machine tool is created, the in the manufacture of a workpiece with the same coefficient of expansion as the machine tool links and the transmitter base is free of temperature errors, workpieces can then be manufactured with fewer errors than before if there are different coefficients. So far, exact transformers of the general The type described above is made with silver or other metallic conductors on glass plates. the The conductors were fixed by vacuum deposition, and the thickness was corresponding to one Electroplating.

Diese Verfahren sind teuer. Die Fabrikation der Glasbasen ist ebenfalls kostspielig. Die vorliegende Erfindung verwendet Metall für die Basen, das für die Fabrikation weniger teuer als Glas ist, und ferner eine handelsüblich erhältliche metallische Leiterfolie von entsprechender Dicke, die mit der Basis verbunden wird, so daß eine Vakuumablagerung und Galvanisierung vermieden wird. Die metallischen Basen sind fester und brechen weniger. Damit hat die vorliegende Erfindung eine ganze Anzahl von wirtschaftlichen Vorteilen gegenüber den bekannten Konstruktionen. These procedures are expensive. The manufacture of the glass bases is also costly. The present Invention uses metal for the bases, which is less expensive to manufacture than glass, and further a commercially available metallic conductor foil of appropriate thickness, which is connected to the base so that vacuum deposition and electroplating are avoided. The metallic bases are stronger and less likely to break. Thus, the present invention has a number of economical ones Advantages over the known constructions.

Es sei darauf hingewiesen, daß in allen Fällen die Basen der Glieder aus einem Material hergestellt sind, daß die Form der Leiteranordnungen absolut beibehält. It should be noted that in all cases the bases of the links are made of a material that the shape of the conductor arrangements is absolutely retained.

Ferner können in bekannter Weise Folien aus Kupfer oder ähnlichem Material in Art von gedruckten Schaltungen mit den Basen verbunden werden.Furthermore, foils made of copper or similar material can be printed in a known manner Circuits to be connected to the bases.

Die Wicklungen der Präzisionsübertrager der oben beschriebenen Art entsprechen den Wicklungen, wie sie in der USA.-Patentschrift 2 799 835 beschrieben sind.The windings of the precision transformers of the type described above correspond to the windings, such as they are described in U.S. Patent 2,799,835.

Wenn die Eigenschaften des Materials derart sind, daß es infolge seines Temperaturausdehnungskoeffizienten bei einer Lage von geeigneter Dicke einen unerwünschten Einfluß auf die Länge der Leiteranordnung in Richtung der Relativbewegung ausübt, wird das Bindematerial zwischen den Leiterstangen durch zusätzliches Ätzen entfernt.When the properties of the material are such that it is due to its coefficient of thermal expansion with a layer of suitable thickness an undesirable influence on the length of the conductor arrangement exerts in the direction of the relative movement, the binding material between the ladder bars removed by additional etching.

Dies geschieht mit Hilfe eines geeigneten Lösemittels, das weder die Basis noch die Leiter angreift. Wenn das Bindematerial beispielsweise eine Gummimasse ist, kann Benzin od. dgl. verwendet werden. Falls das Bindematerial eine Glasmasse ist, kann Fluorwasserstoffsäure benutzt werden. Zusätzliche Anwendungen von lichtabdeckenden und lichtempfindlichen Schichten können, wenn notwendig, durchgeführt werden.This is done with the help of a suitable solvent that does not attack the base or the ladder. For example, if the binding material is a rubber compound, gasoline or the like can be used. If the binding material is a glass mass, hydrofluoric acid can be used. Additional Applications of light-masking and light-sensitive layers can be carried out if necessary will.

Die F i g. 6 ist ein Teillängsschnitt durch eines der Glieder 57, 58 oder 59 der F i g. 4 und 5, in denen ein einzelnes Bindematerial 62 verwendet ist. Nachdem die Leiteranordnungen 63, 64, 65 durch Ätzen gebildet sind, wird das Bindematerial, das sich auf der metallischen Basis 66 neben den Leiterstangen 63, 64 und 65 befindet, durch zusätzliches Ätzen aus den Räumen 67, 68, 69 und 70 wie beschrieben entfernt, wodurch das Muster des Bindematerials im wesentlichen das gleiche wie das Muster der Leiteranordnungen ist.The F i g. 6 is a partial longitudinal section through one of the links 57, 58 or 59 of FIG. 4 and 5 in which a single binding material 62 is used. After the conductor arrangements 63, 64, 65 by etching are formed, the binding material is deposited on the metallic base 66 adjacent to the conductor bars 63, 64 and 65, removed by additional etching from spaces 67, 68, 69 and 70 as described, whereby the pattern of the bonding material is essentially the same as the pattern of the conductor assemblies is.

Claims

Patent claims:

1. Position measuring transformer with two relatively movable members, each one have a rigid base, on one end of which a large number of adjacent and transverse to the direction of movement have extending conductors in the form of electrically conductive metal strips, which are spaced apart and insulated from the base, characterized in that that the bases are made of a metal having essentially the same expansion coefficient and with their Front face a film-like composite and insulating layer of a thickness of the order of magnitude from 0.0254 to 0.2540 mm is firmly and fully connected, with a thickness of 0.0127 to 0.1270 mm having conductors are firmly connected, and that the connection properties, the The thickness of the composite and insulating layer and the type of metal and strength of the conductor are selected in this way are that the position of the conductor changes according to the changes in temperature caused change in surface length of the associated base while maintaining of the network changes.

2. Position measuring transformer according to claim 1, characterized in that the coefficient of thermal expansion of the bases is significantly different from the coefficient of thermal expansion of the conductors.

3. Position measuring transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the bases are made of a magnetically permeable material.

4. Position measuring transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the bases are made of steel.

5. Position measuring transformer according to one of the preceding claims, characterized in that that the conductors are made of copper and the bases are made of a metal different from copper are.

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References considered: British Patent No. 810105; U.S. Patent Nos. 2,650,352, 2,671,892, 674,729, 2,799,835, 2,844,802; ATM sheet J 135-4 (June 1953), pp. 139 to 142.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings