ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА Российский патент 2005 года по МПК H03M1/28 H03M1/24 

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 угла, установленный на объекте пользователя, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в подшипниках, измерительный и индикаторный диски, излучатели и фотоприемники, держатели для излучателей, фотоприемников и индикаторного диска, и муфту в виде сильфона, закрепленного на корпусе коаксиально подшипникам и на корпусе объекта пользователя, см. Якушенков Ю.Г. "Проектирование оптико-электронных приборов". М.: Машиностроение, 1981. Рис. 5.25. С.137-138.

В этом преобразователе муфта в виде сильфона установлена снаружи корпуса, что увеличивает габариты и массу преобразователя, снижает жесткость конструкции, а это, в свою очередь, снижает его эксплуатационные возможности.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла, установленный на объекте пользователя, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, измерительный и индикаторный диски, излучатели и фотоприемники, устройства для крепления держателей и встроенную муфту в виде упругого элемента, закрепленного одним концом на корпусе, а другим - к объекту пользователя, см. Проспект фирмы «Heidenhain». Германия: 1994. Модели RON 255, 455. С 18. Проспект фирмы «Heidenhain». General Catalog. Германия: 2003. С.32.

В известном устройстве упругий элемент обладает малой жесткостью в осевом и радиальном направлениях, что снижает эксплуатационные возможности преобразователя.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла, устанавливаемый на объекте пользователя, содержащий корпус, направляющие цилиндры, размещенные в диаметрально противоположных отверстиях корпуса, кодируемый вал, индикаторный и измерительный диски с измерительной шкалой, излучатели и фотоприемники, образующие оптические информационные каналы, см. патент на изобретение Российской Федерации №2213414 по кл. Н 03 М 1/24, 1/28, опубл. 2003 г.

В этом фотоэлектрическом преобразователе угла отсутствует указатель положения измерительной шкалы, показывающий ее нулевое положение, что усложняет стыковку преобразователя с нулевым положением исполнительного механизма, а в случае установки муфты между корпусом преобразователя и корпусом пользователя очевидны угловые и линейные смещения преобразователя под воздействием вала пользователя, это снижает удобство регулировки положения индикаторного диска, снижает точность настроечных и эксплуатационных операций.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла, устанавливаемый на объекте пользователя, содержащий корпус, направляющие цилиндры, размещенные в диаметрально противоположных отверстиях корпуса, кодируемый вал, индикаторный и измерительный диски с измерительной шкалой, излучатели и фотоприемники, образующие оптические информационные каналы, и указатель нулевого положения измерительной шкалы в виде отверстия в одном из направляющих цилиндров, см. патент на изобретение Российской Федерации №2213415 по кл. Н 03 М 1/24, 1/28, опубл. 2003 г.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

В фотоэлектрическом преобразователе-прототипе указатель нулевого положения измерительной шкалы выполнен в виде отверстия в направляющем цилиндре, размещенном в корпусе, и в случае размещения муфты между корпусом преобразователя и корпусом пользователя усложняется стыковка преобразовательного устройства с нулевым отсчетом положения исполнительного механизма, это снижает точность согласования преобразователя с объектом пользователя, усложняет стыковку и снижает эксплуатационные и функциональные возможности устройства - прототипа.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющей улучшить и расширить эксплуатационные и функциональные возможности фотоэлектрического преобразователя угла за счет упрощения стыковки, повышения точности и контроля связи преобразователя с объектом пользователя.

Согласно изобретению эта задача решается таким образом, что фотоэлектрический преобразователь угла, установленный на объекте пользователя, содержит корпус, направляющие цилиндры, размещенные в диаметрально противоположных отверстиях корпуса, кодируемый вал, индикаторный и измерительный диски с измерительной шкалой, излучатели и фотоприемники, образующие оптические информационные каналы, и указатель нулевого положения измерительной шкалы в виде отверстия в одном из направляющих цилиндров.

В преобразователе соосно с кодируемым валом установлена муфта с компенсирующим упругим элементом, например гофрированным упругим элементом, имеющая сквозное отверстие, расположенное соосно с указателем нулевого положения измерительной шкалы, диаметр которого больше диаметра отверстия в направляющем цилиндре, и соединенная с корпусом одним концом, а другим - с неподвижной частью объекта.

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 муфты соосно с кодируемым валом обеспечивает осевую фиксацию последнего и повышает надежность стыковки преобразователя.

Выполнение сквозного отверстия в муфте обеспечивает согласование измерительной шкалы с объектом.

Совпадение отверстия в муфте с указателем нулевого положения измерительной шкалы обеспечивает возможность совместной обработки отверстия в направляющем цилиндре с отверстием в муфте.

Наличие в муфте отверстия большего диаметра, чем диаметр отверстия под указатель положения измерительной шкалы, обеспечивает контроль положения измерительной шкалы при компенсации гофрированным упругим элементом угловой и линейной несоосности вала объекта пользователя с осью преобразователя.

Размещение муфты в пределах объема корпуса минимизирует размеры преобразователя и обеспечивает возможности его использования в малогабаритных измерительных системах.

Установка гофрированного упругого элемента между муфтой и корпусом ограничивает его действие в различных направлениях при передаче угла поворота от объекта пользователя, увеличивая жесткость связи в радиальном и осевом направлении.

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 чертежом, где изображен фотоэлектрический преобразователь угла /разрез/.

Фотоэлектрический преобразователь угла содержит:

Корпус 1.

Направляющий цилиндр 2.

Направляющий цилиндр 3,

- указатель нулевого положения в виде отверстия (в направляющем цилиндре 3) 4.

Кодируемый вал 5.

Индикаторный диск 6.

Измерительный диск 7.

Излучатели 8.

Фотоприемники 9.

Муфту 10,

- сквозное отверстие (в муфте 10) 11.

Компенсирующее устройство в виде гофрированного упругого элемента 12.

Фотоэлектрический преобразователь угла содержит корпус 1, направляющие цилиндры 2 и 3, размещенные в диаметрально противоположных отверстиях корпуса 1, кодируемый вал 5, индикаторный 6 и измерительный 7 диски с измерительной шкалой, излучатели 8 и фотоприемники 9, образующие оптические информационные каналы, и указатель 4 нулевого положения измерительной шкалы в виде отверстия в направляющем цилиндре 3. В преобразователе соосно с кодируемым валом 5 установлена муфта 10. В муфте 10 выполнено сквозное отверстие 11. Сквозное отверстие 11 расположено соосно с указателем 4 нулевого положения измерительной шкалы. Диаметр сквозного отверстия 11 больше диаметра отверстия 4 в направляющем цилиндре 3. Муфта 10 соединена с компенсирующим устройством в виде гофрированного упругого элемента 11. Гофрированный упругий элемент 11 соединен также с корпусом 1 преобразователя. Муфта 10 соединена, в свою очередь, с неподвижной частью объекта. Фотоэлектрический преобразователь угла работает следующим образом.

Угловое перемещение кодируемого вала 5 от вала пользователя (не показан) приводит к повороту измерительного диска 7 в корпусе 1, при этом световой поток от излучателей 8, пройдя через измерительный диск 7 и индикаторный диск 6, поступает на фотоприемники 9 не перекрытые диском 7. Каждому углу поворота кодируемого вала 5 с измерительным диском 7 присуща своя комбинация электрических сигналов, идущих с фотоприемников 9, необходимых для формирования цифрового кода преобразователя, являющихся выражением данного угла поворота. Муфта 10 с компенсирующим устройством 12 обеспечивает работу преобразователя при угловой и линейной несоосности вала пользователя и кодируемого вала 5 за счет эластичности гофрированного упругого элемента устройства 12. Наличие в муфте 10 сквозного отверстия 11, соосного с указателем 4 положения измерительной шкалы, согласует измерительную шкалу преобразователя с объектом пользователя.

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

Предложенный фотоэлектрический преобразователь угла позволяет улучшить и расширить эксплуатационные и функциональные возможности фотоэлектрического преобразователя угла т.к.

- соосная установка муфты с кодируемым валом упрощает стыковку преобразователя и повышает ее надежность,

- выполнение сквозного отверстия в муфте обеспечивает согласование измерительной шкалы с объектом и повышает точность связи преобразователя с объектом пользователя,

- совпадение отверстия в муфте с указателем нулевого положения измерительной шкалы обеспечивает возможность совместной обработки отверстия в направляющем цилиндре с отверстием в муфте и повышает контроль связи преобразователя с объектом пользователя,

- наличие в муфте отверстия большего диаметра, чем диаметр отверстия под указатель положения измерительной шкалы, обеспечивает контроль положения измерительной шкалы при компенсации гофрированным упругим элементом угловой и линейной несоосности вала объекта пользователя с осью преобразователя,

- размещение муфты в пределах объема корпуса минимизирует размеры преобразователя и обеспечивает возможности его использования в малогабаритных измерительных системах (вакуумной и космической технике),

- установка гофрированного упругого элемента между муфтой и корпусом ограничивает его действие в различных направлениях при передаче угла поворота от объекта пользователя, увеличивая жесткость связи в радиальном и осевом направлении.

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. Фотоэлектрический преобразователь угла содержит корпус, кодируемый вал, индикаторный и измерительный диски, излучатели и фотоприемники. Согласно изобретению, в кодируемом вале выполнены паз и сквозное отверстие с конической и цилиндрической внутренними поверхностями и установлено соосно с валом крепежное устройство, например, в виде цанги с наружной конической поверхностью, ответной конической поверхности сквозного отверстия, и направляющей втулки с наружной цилиндрической поверхностью, ответной цилиндрической поверхности сквозного отверстия, на которой расположен установочно-регулировочный элемент, например, в виде резьбового хвостовика с гайкой, которая сопряжена с хвостовиком и с торцевой частью кодируемого вала, а внутри направляющей втулки установлен ограничитель углового положения крепежного устройства, например, в виде штифта, взаимодействующего с пазом. Технический результат от использования данного изобретения состоит в обеспечении безлюфтового закрепления преобразователя в осевом и радиальном направлениях на подвижной части объекта с возможностью осуществления регулировки усилия при креплении. 1 ил.

Фотоэлектрический преобразователь угла, установленный на объекте пользователя, содержащий корпус, направляющие цилиндры, размещенные в диаметрально противоположных отверстиях корпуса, кодируемый вал, индикаторный и измерительный диски с измерительной шкалой, излучатели и фотоприемники, образующие оптические информационные каналы, и указатель нулевого положения измерительной шкалы в виде отверстия в одном из направляющих цилиндров, отличающийся тем, что в преобразователе соосно с кодируемым валом установлена муфта с компенсирующим упругим элементом, например гофрированным упругим элементом, имеющая сквозное отверстие, расположенное соосно с указателем нулевого положения измерительной шкалы, диаметр которого больше диаметра отверстия в направляющем цилиндре, и соединенная с корпусом одним концом, а другим - с неподвижной частью объекта.