Brevet FR2482283A1 — publié le 19811113

La présente invention concerne une réglette pour un dis- positif de mesure linéaire inductif qui est dénommé aussi "inductosyn" dans la technique correspondante, et qui se com- pose de deux éléments, dont l'un représente la dimension lon- gitudinale et qui sera appelé réglette de mesure, tandis que l'autre bien plus court est appelé curseur. Le signal du genre courant alternatif est transmis par induction à l'enroulement plat d'un méandre qui se trouve sur les deux éléments dans des plans mutuels. La réglette possède un circuit et le cur- seur deux circuits. Soit le curseur soit la réglette sont ali- mentés. Le dispositif travaille comme un transformateur dont le signal de sortie fait varier l'amplitude et la phase, ou bien seulement la phase, selon le type d'alimentation, en fonction du décalage mutuel des deux éléments l'un par rapport à l'autre. Pour la mesure on utilise le décalage qui est per- pendiculaire au diamètre des conducteurs et maintient un in- tervalle constant entre les deux éléments. On connaît une structure de réglette de mesure dont l'enroulement plat est constitué par des conducteurs principaux qui sont perpendicu- laires à la direction de mesure, avec une division exacte, par exemple, 1 mm, et par des connexions qui forment avec les conducteurs principaux un méandre. Les conducteurs principaux et les connexions prennent part à la forme du signal transmis qui se répète avec la division du méandre, laquelle corres- pond au double de la division des conducteurs principaux. Pour qu'il soit possible de mesurer la portion choisie de la divi- sion du méandre, il est nécessaire que l'on interpole le si- gnal correspondant à la division. Lors de l'interpolation, survient une erreur dont la cause principale provient du fait que le signal interpolé ne se trouve pas dans une relation simple par rapport au décalage mutuel des éléments. Cette er- reur est systématique et s'appelle l'erreur périodique pour la distinguer de l'erreur totale qui exprime le manque de précision de toute la longueur de la réglette. La relation en- tre le signal et le décalage mutuel des deux éléments est don- né par le type d'alimentation et d'utilisation du signal et en fonction de ces facteurs, la relation est influencée par la structure du méandre de la réglette. Il est connu qu'il y a un rapport entre la largeur du conducteur et la division, et un rapport entre la longueur du conducteur principal et la longueur de la connexion du méandre et que de ceci dépend o et à quelle distance du méandre se trouve le conducteur qui relie l'extrémité du méandre avec la sortie. Comme le conduc- teur sous forme de méandre, en plus de sa résistance ohmique présente également une capacité par rapport au substrat, sur lequel il est fixé, et comme la réglette a une longueur plu- sieurs fois plus grande que l'élément opposé, le tout dépend de l'endroit de la réglette o a lieu la mesure. Les portions de la réglette en dehors de la portion que prend le conducteur sont une charge non symétrique variable de résistances et de capacités. Lorsque les longueurs de mesure sont grandes, des tensions alternatives perturbatrices sont induites dans la réglette à partir de champs magnétiques parasites et les in- fluences provenant de potentiels de nasse différents viennent en jeu. Ces causes rendent plus accentuée l'erreur périodique, si bien qu'on cherche à trouver une solution pour la limiter. On con- naît deux solutions qui limitent l'erreur périodique en fai- sant varier la construction de l'enroulement sur la réglette. La plus ancienne utilise des deux côtés du méandre chaque fois un conducteur de blindage qui est parallèle à la direc- tion de mesure. Le signal induit dans le méandre retourne de- puis son extrémité par les deux conducteurs indiqués. De ce fait, le méandre se trouve à l'intérieur de la boucle qui doit protéger de l'influence des champs alternatifs perturbateurs. Si on se représente le curseur comme une partie primaire du transformateur ou comme un générateur, par son mouvement le long de la réglette la répartition des résistances d'enroule- ment des parties restantes varie avant et après le générateur. Avec la variation de la répartition des résistances varie également la répartition des capacités par rapport à la terre, les variations des inductances au niveau de l'enroulement en forme de méandre pour les fréquences utilisées étant alors négligeables. Si le dispositif électronique qui est connecté pour réaliser la réglette de mesure présente une entrée symé- trique par un centre à la masse, il en résulte en raison de la symétrie de la réglette un déréglage de cette entrée ainsi que des variations de l'amplitude et du développement de l'er- reur périodique le long de la réglette, de sorte que par exem- à l'extrémité de la réglette l'erreur est plusieurs fois plus grande qu'au début. Le choix de la géométrie d'enroulement optimale qui mène à des erreurs périodiques acceptables n'est valable que pour une faible portion de la réglette. L'autre solution connue utilise pour construire la réglette deux con- ducteurs parallèles qui sont placés bifilairement des deux côtés du méandre imaginaire. Ce méandre imaginaire doit être réalisé de telle façon que la division terminale des conduc- teurs principaux soit à nouveau de 1 mm et les deux conduc- teurs sont connectés à l'extrémité de la réglette. Cette so- lution présente un avantage par rapport à la précédente du fait qu'il y a symétrie. La difficulté cependant survient du fait de-la double connexion du méandre. Les connexions externes sont plus longues que les connexions internes et par celles-ci les courants s'écoulent dans des sens opposés. Les conducteurs principaux sont diversement longs par rapport à un côté du méandre et le développement sinusoldal nécessaire du couplage inductif ne peut être obtenu. Ceci réclame une extraordinaire précision de montage du curseur et de ce fait une action sur une diminution de l'erreur périodique par la structure de la réglette est problématique. On élimine la dépendance de l'erreur périodique par rapport à la longueur de la réglette mais l'erreur périodique est cependant plus grande sur toute la longueur de la réglette. La présente invention élimine les inconvénients indiqués; elle présente un enroulement plat en forme de méandre qui est monté de façon isolé sur un support en forme de bande et qui est formé de deux éléments en forme de méandres qui sont con- nectés avec induction, en étant l'un à côté de l'autre dans la même direction que l'axe longitudinal de la réglette, les divisions des conducteurs principaux des deux éléments étant alors identiques. La position mutuelle des deux éléments dans la direction de l'axe longitudinal de la réglette correspond à la combinaison des conducteurs principaux opposés des deux éléments, avec une tolérance de décalage mutuel qui a une va- leur plus faible que la division des conducteurs principaux voisins. Les conducteurs principaux opposés sont inclinés sur l'axe longitudinal de la réglette, perpendiculairement, ou d'une valeur donnée par la plus grande dimension des projec- 4 v tions perpendiculaires des contours des conducteurs princi- paux opposés dans la direction de l'axe longitudinal de la ré- glette et qui est plus faible que la division des conducteurs principaux voisins. Il faut alors que la somme de l'amplitude du décalage mutuel des deux éléments dans la direction de 1' axe longitudinal de la réglette et de la dimension la plus grande des projections perpendiculaires des contours des con- ducteurs principaux opposés dans leur inclinaison sur l'axe longitudinal de la réglette soit plus faible que la division des conducteurs principaux voisins. Le nouvel effet obtenu par la présente invention est constitué par le fait qu'on maintient l'erreur périodique constante même pour les plus grandes longueurs des réglettes utilisées actuellement, c'est-à-dire, plusieurs mètres. L'er- reur périodique acceptable est obtenue du fait que la solu- tion trouvée utilise le méandre connu simple dont les propor- tions optimales sont connues et permettent d'utiliser les formes de réalisations compensées éprouvées des curseurs. On obtient des valeurs constantes de l'erreur périodique du fait que la réglette présente deux éléments d'enroulement qui sont couplés dans un circuit de telle façon que leur partie passive reste symétrique dans toutes les positions du curseur, qui effectue le couplage avec les deux enroulements entre le début et la fin de la réglette. La symétrie des deux éléments de 1' enroulement de la réglette est également un moyen efficace pour l'élimination de l'influence des champs magnétiques per- turbateurs qui attaquent simultanément les deux éléments de l'enroulement. Les avantages demeurent, que ce soit le cur- seur ou la réglette qui soit alimenté. Dans le premier cas le signal de sortie de la réglette dans le pré-amplificateur est symétrique par rapport aux entrées de celui-ci, car les résis- tances des parties passives et les capacités parasites et au- tres couplages varient aux deux entrées également proportion- nellement avec le placement du curseur. Dans le second cas, il y a analogie. Les avantages obtenus par la présente invention demeurent même si les méandres des deux éléments d'enroulement sont dé- calés l'un de l'autre d'une valeur s de telle façon que les conducteurs principaux des deux éléments s'accouplent l'un dans l'autre. Le décalage jusqu'à la valeur de la division des conducteurs principaux s'avère être égal à l'agrandisse- ment de la largeur des conducteurs qui est choisie en fonc- tion de la hauteur et de la division du méandre. Le décalage permet de travailler avec des conducteurs étroits, ce qui est bien souvent avantageux du point de vue technologique et amè- ne une économie déterminée de matière. L'effet obtenu par la présente invention reste le même si les conducteurs principaux des deux éléments ne sont pas perpendiculaires à l'axe longitudinal de la réglette, la posi- tion et le trajet du curseur ne variant alors pas. L'inclinai- son des conducteurs se présente comme un agrandissement de leur largeur, de sorte que par cette inclinaison il est pos- sible de façon analogue à ce qui se passe par le décalage de la géométrie de l'enroulement de produire une valeur optimale pour l'erreur périodique minimale. L'angle d'inclinaison des conducteurs principaux des deux éléments peut être choisi volontairement pour être différent, de sorte que les compo- santes harmoniques assez élevées soient compensées autant que possible lors de l'évolution de l'erreur périodique provenant de la géométrie de l'enroulement. La valeur limite maximale de l'angle d'inclinaison provient du fait que la projection perpendiculaire du contour des conducteurs principaux doit être plus faible que la division des conducteurs principaux. On peut voir que l'influence de l'angle d'inclinaison sur la largeur efficace du conducteur sera étale, s'il s'agit de la valeur plus grande déterminée ou de la valeur égale plus fai- ble que 90 . L'inclinaison et le décalage des conducteurs peuvent être utilisés simultanément pour le même effet, si la somme des deux influences ne dépassent pas la valeur de l'am- plitude de la division des conducteurs principaux. La signification économique de la présente invention pro- vient du fait qu'elle permet d'augmenter la précision des co- ordonnées longues des dispositifs de mesure, d'après le prin- cipe de l'inductosyn. L'accroissement de la précision est basé sur la diminution de l'accroissement de l'erreur périodique et sur la limitation de sa variabilité et de son accroissement avec la longueur de la réglette. D'autres caractéristiques et avantages de la présente in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre faite en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue en section transversale de la réglette; - la figure 2 est une vue en plan d'une forme de réali- sation de la réglette selon la présente invention; la figure 3 est une variante qui montre le décalage mutuel des deux éléments; et - la figure 4 est une autre variante qui représente l'in- clinaison des deux éléments d'enroulement. La référence 1 désigne un support quelconque en forme de _ bande sur lequel de façon connue on monte sur une couche d' isolant 2 l'enroulement qui est constitué par deux éléments 3 qui sont fabriqués de façon connue par exemple sur une feuille de cuivre. L'enroulement ainsi fabriqué est un support de la dimension longitudinale et forme la réglette. Les deux éléments 3 sont formés de méandres qui sont constitués de con- ducteurs principaux 4 dont les divisions sont une représenta- tion de l'unité de mesure et le méandre est formé ensuite à partir de connexions 5, 6. Les deux éléments 3 sont reliés à une extrémité de façon indifférente au moyen d'une connexion 7 conductrice, pour que les deux éléments 3 soient en série et présentent les sorties 8 et 9. Dans une variante les deux élé- ments 3 sont décalés mutuellement dans la direction de l'axe longitudinal de la réglette, d'une valeur s qui est plus faible que la division t desconducteurs principaux voisins 4. On représente également une inclinaison nouvelle des conducteurs principaux 4 par une pente formant les angle a et S qui sont différents de 900. La valeur maximale de l'inclinaison est donnée par la plus grande dimension des projections perpendi- culaires des contours des conducteurs principaux opposés 4 dans la direction de l'axe longitudinal de la réglette; elle est toujours plus faible que la division des conducteurs prin- cipaux voisins 4. Il existe également une forme de réalisa- tion de la réglette qui n'est pas représentée, o on utilise la possibilité du décalage mutuel et de l'inclinaison mutuel- le d'un ou de deux éléments 3, la somme des valeurs du décala- ge mutuel des deux éléments 3 dans le sens de l'axe longitu- dinal de la réglette et de la plus grande dimension des pro- jections perpendiculaires des contours des conducteurs prin- cipaux opposés 4 lors de leur inclinaison sur l'axe longitudi- nal de la réglette devant alors être plus faible que la divi- sion t des conducteurs principaux 4 voisins. Les dispositifs décrits sont utilisés principalement dans des machinesoutils comme par exemple les centres de traitement, les fraiseuses, les perceuses, etc... et égale- ment dans les milieux o sont produits des champs extrêmement perturbateurs, par exemple, lors de traitements électro- érosifs. REVENDICATIONS 1. Réglette pour dispositif de mesure linéaire inductif comprenant un enroulement plat en forme de méandre qui est monté de façon isolée dans un support en forme de bande, ca- ractérisée en ce que l'enroulement est formé à partir de deux éléments en forme de méandre (3) qui sont montés l'un à côté - de l'autre dans le même sens que l'axe longitudinal de la ré- glette et qui sont connectés de façon conductrice à une extré- mité de la réglette au moyen d'une connexion (7), les divi- sions t des conducteurs principaux (4) des deux éléments (3) étant identiques. 2. Réglette selon la revendication 1, caractérisée en ce que la position mutuelle des deux éléments (3) dans le sens de l'axe longitudinal de la réglette correspond à l'accouple- ment des conducteurs principaux opposés (4), le décalage mu- tuel des deux éléments ayant une valeur s plus faible que la division t des conducteurs principaux voisins (4) 3. Réglette selon l'une des revendicaitons 1 ou 2, ca- ractérisée en ce que les conducteurs principaux (4) des deux éléments (3) sont perpendiculaires à l'axe longitudinal. 4. Réglette selon la revendication 1, caractérisée en ce que les conducteurs principaux (4) des deux éléments (3) sont inclinés par rapport à la face de base allongée de la réglet- te, d'une valeur qui est déterminée par la différence par rapport à 90 de l'angle d'inclinaison a,S, qui se trouve dans des limites qui sont données par la plus grande dimen- sion des projections perpendiculaires des contours des con- ducteurs principaux opposés (4) dans la direction de l'axe longitudinal de la réglette, tout en étant plus faible que la division t des conducteurs principaux voisins (4).