ПОДВИЖНАЯ ЧАСТЬ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕГИСТРИРУЮЩЕГО МЕХАНИЗМА Российский патент 1995 года по МПК G01R5/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к самопишущим электроизмерительным приборам, и может быть использовано в перьевых регистрирующих устройствах, в частности в электрокардиографах.

Известны магнитоэлектрические измерительные приборы, содержащие бескаркасную рамку, вращающуюся в магнитном поле.

Недостатком известных магнитоэлектрических приборов является низкая механическая прочность подвижной части, что не позволяет их использовать в качестве регистрирующих устройств, в частности перьевых регистраторов.

Известны магнитоэлектрические устройства, содержащие систему магнитов с постоянными магнитами, внешними полюсными наконечниками, внутренними полюсными наконечниками (внутренним сердечником) и рамкой, вращающейся в зазоре между ними на центральной оси.

Недостатком известных устройств является отсутствие датчика положения пера и фиксации подвижной части в заданном осевом положении, что препятствует их использованию с устройствами автоматического регулирования и не позволяет применять их в качестве перьевых регистраторов.

Известно выбранное в качестве ближайшего аналога магнитоэлектрическое регистрирующее устройство с подвижной частью, подвешенной на неподвижном сердечнике из магнитного материала, крепящемся к корпусу устройства и снабженным верхним и нижним гнездами для осей вращения, включающей в себя двухсоставной каркас с намотанной на нем рамкой, охватывающий с зазором неподвижный сердечник и поворотно установленный на верхней и нижней осях с упорными заплечиками и цапфами, входящими в верхнее и нижнее гнезда сердечника, перо регистратора, закрепленное на верхней части каркаса, и пластину датчика положения пера, закрепленную на нижней части каркаса. В известном устройстве подвижная рамка висит на упорном заплечнике верхней оси, который упирается в верхнюю плоскость неподвижного сердечника.

Недостатком известного устройства является низкая точность и сложность регулирования прижима пера к носителю записи, связанные с наличием осевого люфта из-за зазора между упорным заплечником и нижней плоскостью неподвижного сердечника. Этот зазор обусловлен технологическими допусками на размеры детали, необходимостью обеспечения подвижности каркаса на сердечнике и необходимостью компенсации изменения линейного размера каркаса с рамкой под воздействием температурных колебаний окружающей среды. При температурных колебаниях установленная на каркасе рамки пластина датчика положения пера, которая вместе с неподвижной пластиной образует емкостный датчик положения, перемещается в зазоре вверх и вниз. Но пластина датчика должна отображать лишь угловое положение подвижной части, и любое изменение зазора между подвижной и неподвижной пластинами вносит погрешность в работу прибора в системе автоматического регулирования его положения. Кроме того, наличие зазора позволяет подъем и опускание пластины датчика положения пера вместе с подвижной частью прибора из-за изменений силы и направления прижима пера, связанного с разбросом характеристик прижима пера, механическими воздействиями, в частности вибрацией, изменением положения прибора относительно горизонтальной плоскости.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства в режиме автоматического регулирования и упрощение регулирования прижима пера за счет исключения перемещений в осевом направлении пластины датчика положения пера и "подпрыгивания" подвижной части на пере.

Цель достигается за счет того, что при использовании известной конструкции подвижной части магнитоэлектрического регистрирующего устройства, подвешенной на неподвижном сердечнике из магнитного материала, крепящемся к корпусу устройства и снабженным верхним и нижним гнездами для осей вращения, включающей в себя двухсоставной каркас с намотанной на нем рамкой, охватывающий с зазором неподвижный сердечник и поворотно установленный на нем на верхней и нижней осях с упорными заплечиками и цапфами, входящими в верхнее и нижнее гнезда сердечника, перо регистратора, закрепленное на верхней части каркаса, в соответствии с изобретением, между неподвижным сердечником и поворотно установленным каркасом введен упругий элемент, например пружина, установленный между упорным заплечником верхней оси и верхней плоскостью сердечника. При этом упорный заплечник нижней оси прижат к нижней части неподвижного сердечника.

Оптимальный вариант исполнения предполагает также введение между упорным заплечником верхней оси и пружиной шайбы вместе с упорным заплечником образующей поверхности скольжения в осевом направлении.

Упругий элемент (пружина), установленный между упорным заплечником верхней оси и верхней плоскостью сердечника, обеспечивает компенсацию изменений линейных размеров каркаса и рамки в направлении оси под воздействием температурных изменений за счет изменения зазора между верхней плоскостью неподвижного сердечника и охватывающим его каркасом. При этом под воздействием упругого элемента каркас с рамкой оказывается постоянно отжатым вверх. Поскольку неподвижный сердечник жестко закреплен на корпусе устройства, упорный заплечник нижней оси оказывается прижатым к нижней плоскости сердечника и плоскость вращения пластины датчика пера не изменяется при воздействии на прибор температурных изменений, вибрации и т.п. Стабильность положения плоскости вращения пластины датчика положения пера обеспечивает постоянство зазора между подвижной и неподвижной пластинами емкостного датчика. Поэтому изменение емкости датчика положения пера несет информацию только об угловом перемещении подвижной пластины и показания датчика точно соответствуют фактическому положению пера.

В известных аналогах и ближайшем аналоге сила прижима пера ограничена весом подвижной части и при воздействии вибрации, изменения положения устройства и т.п. имеет место тенденция "подпрыгивания" на пере. Предлагаемое введение упругого элемента обеспечивает прижим пера к носителю записи вверх, т. е. в том же направлении, что и направление прижима упругого элемента, с усилием, равным усилию прижима упорного заплечника к нижней плоскости сердечника. Это обеспечивает стабильность записи и облегчает регулировку прижима пера.

Установленная между упорным заплечником верхней оси и гибким злементом шайба позволяет равномерно распределить давление на упорный заплечник и исключить истирание гибкого элемента.

Заявляемое решение исключает перемещение поворотной пластины датчика положения пера в направлении оси и "подпрыгивание" подвижной части на пере, за счет чего достигается повышение точности работы устройства в режиме автоматического регулирования и упрощается регулирование прижима пера. Заявляемое техническое решение позволяет полностью решить задачу, стоящую перед изобретением.

Техническое решение с совокупностью характеризующих изобретение признаков на настоящее время не известно, поэтому заявляемое решение отвечает требованиям критерия "новизна".

За счет признаков, характеризующих заявляемое техническое решение, исключается влияние неточности изготовления деталей на точностные характеристики прибора, исключается зависимость точности работы прибора от колебаний температуры окружающей среды, за счет чего упрощается процесс изготовления и настройки, обеспечивается высокая повторяемость. Техническое решение может быть реализовано в различных областях науки и производства, преимущественно в медицине. Устройство может изготавливаться серийно промышленным способом с использованием известных технических средств, материалов и комплектующих. Заявляемое техническое решение отвечает требованиям критерия "промышленная применимость".

Несмотря на известность применения упругих элементов для компенсации температурных изменений линейных параметров соединяемых между собой частей, вибрации и т. п. применение упругого элемента в предлагаемом компоновочном решении является нестандартным и дает неожиданный эффект. В известных технических решениях компенсирующие зазоры с упругими элементами устанавливаются между всеми связываемыми между собой частями, подверженными изменению линейных размеров. В заявляемом техническом решении достигается возможность исключения одного из двух компенсирующих зазоров. За счет этого одновременно решается как проблема обеспечения стабильности плоскости вращения пластины датчика пера, так и проблема стабилизации прижима пера к носителю записи. Заявляемое техническое решение является оригинальным, не вытекает очевидным образом из существующего уровня техники и отвечает требованиям критерия "изобретательский уровень".

На чертеже схематично представлена подвижная часть магнитоэлектрического устройства.

Подвижная часть магнитоэлектрического устройства подвешена на неподвижном сердечнике 1 из магнитного материала, крепящемся к корпусу устройства с помощью гнезд 2, и включает в себя каркас 3, состоящий из двух одинаковых элементов 4 и 5, стянутых друг с другом обмоткой рамки 6, который охватывает с зазором сердечник 1 и поворотно установлен на верхней 7 и нижней 8 осях с упорными заплечиками 9 и 10 и цапфами 11, 12, входящими в верхнее 13 и нижнее гнезда. На верхней оси 7 насажены упругий элемент 14 в виде пружины из листового материала и шайба 15, расположенные между верхней плоскостью сердечника 1 и упорным заплечником 9. При этом упругий элемент прижат к плоскости сердечника, а шайба к упорному заплечнику. Оси 7 и 8 снабжены фланцами 16 и 17, с помощью которых они установлены в соответствующих верхнем 18 и нижнем 19 гнездах в обоих составных элементах 4 и 5 каркаса 3. Верхняя и нижняя плоскости каркаса снабжены штифтами 20, на которых соответственно закреплены фланец 21 с пером 22 и пластина 23 датчика положения пера.

Подвижный каркас 3 подвешен на фланцах 16 и 17 осей 7 и 8, вращающихся в гнездах 13 сердечника 1. Пружина 14 и шайба 15, расположенная в зазоре между сердечником 1 и верхней внутренней плоскостью каркаса 3, упирается в упорный заплечник верхней оси 7 и приподнимает ее вместе с подвешенным на ней каркасом 3. При этом нижняя ось 8 поднимается вместе с гнездом 19 нижней части каркаса, прижимая упорный заплечник 10 к нижней плоскости неподвижного сердечника 1. При этом усилие прижима обеспечивает стабильное удержание каркаса в приподнятом положении и не препятствует вращению каркаса на осях. За счет стабильного положения нижней плоскости каркаса относительно нижней плоскости сердечника достигается стабильность положения плоскости вращения пластины 23 датчика поворота пера, установленной на штифтах нижней плоскости каркаса. При изменении линейных размеров каркаса из-за температурных изменений или из-за технологических допусков на размеры деталей соответственно изменяется величина зазора между верхней плоскостью сердечника и внутренней горизонтальной плоскостью каркаса. При этом пружина 14 сжимается или распрямляется. Направленное вверх усилие прижима корпуса обеспечивает соответствующее направление и усилие прижима закрепленного на нем пера 22 относительно носителя записи. Стабильный прижим пера относительно носителя записи исключает "подпрыгивание" подвижной части на пере и обеспечивает стабильность записи. Стабильное положение плоскости вращения пластины датчика положения пера обеспечивает постоянство зазора между подвижной и неподвижной пластинами емкостного датчика, за счет чего изменение емкости датчика положения пера несет информацию только об угловом перемещении подвижной пластины 23 и выходной сигнал датчика точно соответствует фактическому положению пера. Это позволяет повысить точность работы устройства в режиме автоматического регулирования.

Заявляемое техническое решение реализовано в виде опытных образцов, прошло испытания и передано в серийное производство электрокардиографа для замены им выпускаемого до настоящего времени известного устройства. Испытание устройства в соответствии с изобретением показало его повышенную точность работы в режиме автоматического регулирования и стабильность записи по сравнению с устройством в соответствии с ближайшим аналогом. Устройство надежно работало в условиях вибрации в различном положении в пространстве, в частности под углом 90^о (на боку). Имело место упрощение процесса настройки устройства и регулировки прижима пера.

Использование: в перьевых регистрирующихся устройствах, например в электрокардиографах. Сущность изобретения: между неподвижным сердечником и поворотно установленным каркасом введен упругий элемент, например пружина, установленный между упорным заплечником верхней оси и верхней плоскостью сердечника. При этом упорный заплечник нижней оси прижат к нижней части неподвижного сердечника. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ПОДВИЖНАЯ ЧАСТЬ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕГИСТРИРУЮЩЕГО МЕХАНИЗМА, содержащая составной поворотный каркас с рамкой, охватывающий с зазором неподвижный сердечник механизма и установленный на верхней и нижней осях, выполненных с упорными заплечниками и цапфами, входящими в верхнее и нижнее гнезда неподвижного сердечника, а также перо регистратора, закрепленное на верхней части каркаса, и пластину датчика положения пера, закрепленную на нижней части каркаса, отличающаяся тем, что она снабжена упругим элементом, установленным между упорным заплечником верхней оси и верхней плоскостью неподвижного сердечника и обеспечивающим прижатие упорного заплечника нижней оси к нижней части неподвижного сердечника. 2. Подвижная часть по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена шайбой, а упругий элемент выполнен в виде пружины, при этом шайба расположена между упорным заплечником верхней оси и пружиной и вместе с упорным заплечником верхней оси образует поверхности скольжения.