ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА Российский патент 2003 года по МПК H03M1/24 H03M1/28 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для аналого-цифрового преобразования углового положения вала в цифровой код для получения цифровой информации от управляемых объектов и ввода ее в цифровые управляющие и вычислительные машины.

Известен фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели с излучателями, фотоприемниками и считывающим диском и регулировочную втулку со скосами, см. Преснухин Л.Н. "Фотоэлектрические преобразователи информации. " М.: Машиностроение, 1974. Рис.150.С.301.

Недостатком этого преобразователя является невозможность юстировки преобразователя в процессе угловых перемещений, что приводит к необходимости точного изготовления несущих кодированный диск втулок, радиальный бой которых не должен превышать нескольких микрометров /для 16-разрядного преобразователя/, что усложняет конструкцию. Кроме того, невозможность регулировки положения кодированного диска в процессе работы не позволяет осуществлять корректировку фазировки сигналов на фотоприемниках, что снижает его функциональные способности по точной настройке преобразователя, а значит снижает точность устройства.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели с излучателями, фотоприемниками и считывающим диском, регулировочную втулку со скосами и регулировочный механизм в виде регулировочных винтов, см. Преобразователь первичный ППФЭ-14, ДЖГ2.787.002 ТО, 1981, с.13.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

Преобразователь-прототип имеет возможность регулировки положения кодированного элемента до сборки всего преобразователя, но исключает коррекцию положения элемента в дальнейшей работе преобразователя, что снижает его функциональные возможности, а именно применение для высокоразрядных преобразователей положения. Кроме того, недостатком этого преобразователя является сложность сочленения оптических информационных каналов, образованных растровым сопряжением, состоящим из кодированного и считывающего дисков, излучателей и фотоприемников, поскольку кодированный диск жестко установлен на оси кодированного вала и не имеет возможности коррекции положения в процессе работы, а это требует сложных доводочных операций до сборки всего преобразователя. Кроме того, у преобразователя-прототипа вращение микрометренных винтов, установленных на кодируемом валу, приводит к деформации вала и пережатию кодированного диска при осуществлении котировочных операций, что снижает точность преобразователя при эксплуатации.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющей расширить функциональные и эксплуатационные возможности преобразователя за счет обеспечения юстировки растрового сопряжения в процессе его угловых перемещений.

Согласно изобретению эта задача решается таким образом, что фотоэлектрический преобразователь угла содержит корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающие диски, держатели с излучателями, фотоприемниками и считывающим диском, регулировочную втулку со скосами и регулировочный механизм в виде регулировочных винтов; на кодируемом валу установлен корректирующий шарикоподшипник, ось которого совпадает с осью вала, наружная обойма шарикоподшипника жестко связана с кодированным диском, а внутренняя - с регулировочной втулкой, скосы которой сопряжены с регулировочными винтами, жестко связанными с корпусом.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Установка корректирующего шарикоподшипника на кодируемом валу обеспечивает коррекцию растрового сочленения работающего преобразователя с вращающимся валом.

Жесткая связь корректирующего шарикоподшипника его наружной обоймой с кодированным диском, а внутренней с регулировочной втулкой, сопряжение ее с регулировочными винтами и жесткая связь их с корпусом обеспечивают коррекцию положения в процессе работы преобразователя.

Совпадение оси корректирующего шарикоподшипника с осью кодируемого вала позволяет расположить на этой оси центр тяжести всего преобразователя.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
фиг.1 - фотоэлектрический преобразователь угла /разрез/;
фиг.2 - узел А на фиг.1.

Фотоэлектрический преобразователь содержит:
корпус 1,
кодируемый вал 2,
шарикоподшипники 3,
кодированный диск 4,
считывающий диск 5,
держатель 6, излучатели 7,
держатель 8, фотоприемники 9, регулировочные винты 10,
держатель 11 считывающего диска 5,
регулировочную втулку 12, наружные скосы 13,
корректирующий шарикоподшипник 14, наружную обойму 15, внутреннюю обойму 16.

Кодируемый вал 2 установлен в шарикоподшипниках 3. Кодированный диск 4, считывающий диск 5, излучатели 7 и фотоприемники 9 образуют оптические информационные каналы. В держателе 6 выполнены отверстия для излучателей 7, а в держателе 8 для фотоприемников 9. Считывающий диск 5 закреплен в держателе 11. Держатель 8 жестко связан с корпусом 1. На держателе 8 установлены регулировочные винты 10. Регулировочная втулка 12 имеет наружные скосы 13. Регулировочные винты 10 взаимодействуют со скосами 13. На валу 2 установлен корректирующий шарикоподшипник 14. Ось шарикоподшипника 14 соосна с осью вала 2. Шарикоподшипник 14 имеет наружную 15 и внутреннюю 16 обоймы. Наружная обойма 15 жестко связана с кодированным диском 4, а внутренняя 16 - с регулировочной втулкой 12. Регулировочные винты 10 передают перемещение кодированному диску 4.

Фотоэлектрический преобразователь угла определяет положение вала следующим образом.

Угловое перемещение кодируемого вала 2 от привода (не показан) приводит к повороту кодированного диска 4 в корпусе 1, при этом световой поток от излучателей 7, пройдя через кодированный диск 4 и считывающий диск 5, поступает на фотоприемники 9, которые не перекрыты диском 4. Таким образом, каждому углу поворота кодируемого вала 2 с кодированным диском 4 присуща своя комбинация электрических сигналов, идущих с фотоприемников 9, необходимых для формирования цифрового кода преобразователя, являющаяся выражением данного угла поворота. Вращение регулировочных винтов 10, взаимодействующих со скосами 13 регулировочной втулки 12, обеспечивает перемещение втулки 12 в направлении, перпендикулярном оси кодируемого вала 2. Поскольку между регулировочной втулкой 12 и кодированным диском 4 размещен корректирующий шарикоподшипник 14, наружная обойма 15 которого жестко связана с кодированным диском 4, а внутренняя 16 с регулировочной втулкой 12, то на кодированный диск 4 передается перемещение от регулировочного механизма перпендикулярно оси кодируемого вала 2, обеспечивая тем самым коррекцию положения растрового сочленения при вращении кодируемого вала 2. Регулировочные винты 10 не только передают перемещение кодированному диску 4, но и через шарикоподшипник 14 обеспечивают прижим кодированного диска 4 к кодируемому валу 2.

Предложенный фотоэлектрический преобразователь угла изготовлен промышленным способом в цехе завода "Измерон", а проведенные испытания подтверждают его соответствие критерию "промышленная применимость".

Использование фотоэлектрического преобразователя угла с заявленными конструктивными элементами позволяет расширить функциональные и эксплуатационные возможности, так как
- в преобразователе на кодируемом валу дополнительно установлен корректирующий шарикоподшипник, что обеспечивает коррекцию положения растрового сочленения работающего преобразователя при вращающемся кодируемом вале,
- ось шарикоподшипника совпадает с осью кодируемого вала, позволяя расположить на этой оси центр тяжести всего преобразователя, что обеспечивает работу преобразователя в различных пространственных положениях,
- кодированный диск имеет возможность коррекции положения в процессе работы, это не требует проведения сложных доводочных операций до сборки всего преобразователя,
- корректирующий шарикоподшипник передает перемещение на кодированный диск перпендикулярно оси кодируемого вала, что особенно важно при работе высокоразрядных преобразователей,
- наличие коррекции положения растрового сочленения при работе преобразователя создает возможность использовать его при сборке, настройке и работе при сложных условиях с изменяющимися параметрами окружающей среды,
- корректирующий шарикоподшипник обеспечивает прижим кодированного диска к валу и исключает перемещение диска относительно оси вала.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для аналого-цифрового преобразования углового положения вала в цифровой код для получения цифровой информации от управляемых объектов и ввода ее в цифровые управляющие и вычислительные машины. Техническим результатом является расширение функциональных и эксплуатационных возможностей. Фотоэлектрический преобразователь угла содержит корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели с излучателями, фотоприемниками и считывающим диском, регулировочную втулку со скосами и регулировочный механизм в виде регулировочных винтов. На кодируемом валу установлен корректирующий шарикоподшипник, ось которого совпадает с осью вала, наружная обойма шарикоподшипника жестко связана с кодированным диском, а внутренняя - с регулировочной втулкой, скосы которой сопряжены с регулировочными винтами, жестко связанными с корпусом. 2 ил.

Фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели с излучателями, фотоприемниками и считывающим диском, регулировочную втулку со скосами и регулировочный механизм в виде регулировочных винтов, отличающийся тем, что на кодируемом валу установлен корректирующий шарикоподшипник, ось которого совпадает с осью вала, наружная обойма шарикоподшипника жестко связана с кодированным диском, а внутренняя - с регулировочной втулкой, скосы которой сопряжены с регулировочными винтами, жестко связанными с корпусом.