ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИНКРЕМЕНТНЫЙ РАСТРОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2006 года по МПК G01B5/02 G01B11/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к инкрементным средствам измерения линейных перемещений.

Известен фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, растровое сопряжение, состоящее из растровой линейки и индикаторной маски с излучателем и фотоприемниками, см. «Фотоэлектрические преобразователи информации», под ред. Л.Н.Преснухина. М.: Машиностроение, 1974. Рис.93. С.180.

В известном преобразователе отсутствует устройство создания измерительного усилия и механизм для его регулировки, это снижает его надежность при эксплуатации.

Известен фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, растровое сопряжение, состоящее из растровой линейки и индикаторной маски с излучателями и фотоприемниками, держатель, и механизм создания измерительного усилия, состоящий из нити и шарика, см. патент Российской Федерации № 2032142 по кл. G 01 В 5/02, опубл. 1995 г.

В этом преобразователе механизм регулировки измерительного усилия отсутствует, поэтому измерительное усилие в нем, создаваемое штоком с измерительным растром, должно уравновешиваться соответствующей массой шарика, которая растет с массой штока с измерительным растром, это удваивает массу подвижной части и самого устройства, особенно при больших диапазонах измерений, и снижает эксплуатационные характеристики.

Известен фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, направляющие стержни, растровое сопряжение, состоящее из измерительного и индикаторного растров с излучателями и фотоприемниками, платформу, закрепленную на измерительном штоке, пружину, см. авторское свидетельство СССР № 1497443 по кл. G 01 B 5/02, опубл. 1989 г.

Механизм регулировки измерительного усилия в этом устройстве отсутствует, пружина не обеспечивает измерений с равномерным измерительным усилием во всем диапазоне работы устройства, регулировка жесткости пружины в этом преобразователе обеспечивается за счет ее замены, это снижает эксплуатационные возможности.

Известен фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, направляющий стержень, устройство растрового сопряжения, состоящее из измерительного и индикаторного растров с излучателями и фотоприемниками, платформу, закрепленную на измерительном штоке, пружину, см. авторское свидетельство СССР № 1672195 по кл. G 01 B 5/02, опубл. 1991 г.

В этом преобразователе пружина, осуществляющая измерительное усилие, из-за малых размеров обладает большой жесткостью и не обеспечивает измерений с малым измерительным усилием во всем диапазоне работы устройства, механизм регулировки измерительного усилия отсутствует, а регулировка жесткости пружины возможна только при ее замене, это снижает надежность и точность проводимых измерений.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющей уменьшить колебания измерительного усилия и обеспечить регулировку усилия, а также увеличить эксплуатационную надежность и точность преобразователя.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь содержит корпус, измерительный шток, направляющий стержень, устройство растрового сопряжения, состоящее из измерительного и индикаторного растров с излучателями и фотоприемниками, платформу, закрепленную на измерительном штоке, замыкающую пружину, один конец которой закреплен на одной стороне платформы.

Преобразователь снабжен дополнительной пружиной, меньшей жесткости по сравнению с жесткостью замыкающей пружины, и подвижными роликами, сопряженными, соответственно, с замыкающей и дополнительной пружинами, плоскость размещения которых перпендикулярна осям вращения роликов, а в направляющем стержне расположен регулятор измерительного усилия в виде сухаря с возможностями перемещения относительно направляющего стержня и фиксирования с помощью, например, винта, установленного в пазу направляющего стержня, и выполнено продольное сквозное отверстие, в котором размещены замыкающая и дополнительная пружины, одни концы которых закреплены с разных сторон сухаря, а другой конец дополнительной пружины закреплен к платформе со стороны, противоположной креплению конца замыкающей пружины, при этом ролик дополнительной пружины установлен на оси кронштейна, расположенного на конце направляющего стержня, с возможностью перемещения вдоль оси последнего.

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 (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Выполнение дополнительной пружины меньшей жесткости по сравнению с замыкающей пружиной обеспечивает гарантированный контакт измерительного штока с измеряемой деталью.

Установка дополнительной пружины меньшей жесткости противодействует быстрому сжатию замыкающей пружины.

Наличие возможности изменения жесткости дополнительной пружины за счет кронштейна позволяет плавно менять измерительное усилие.

Перемещение кронштейна по стержню изменяет величину натяжения дополнительной пружины.

Возможность изменения жесткости пружин с помощью сухаря и кронштейна позволяет уменьшить колебания измерительного усилия.

Размещение сухаря в направляющем стержне и крепление к нему с разных сторон пружин позволяет изменять величину растяжения пружин.

Закрепление пружин к платформе с разных сторон исключает деформацию деталей и узлов и повышает точность перемещения измерительного штока.

Наличие поворотных роликов позволяет изогнуть пружины и тем самым увеличить их длину и с большей чувствительностью регулировать жесткость пружин, а значит и усилие.

Размещение роликов так, что их оси вращения перпендикулярны плоскости размещения пружин, обеспечивает вращение роликов в плоскости расположения пружин и исключает заклинивание при перемещении платформы.

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

на фиг.1 - общий вид преобразователя (разрез);

на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь содержит:

Корпус 1.

Измерительный шток 2.

Направляющий стержень 3.

Устройство растрового сопряжения 4,

- измерительный растр 5,

- индикаторный растр 6,

- излучатели 7,

- фотоприемники 8.

Платформу 9.

Замыкающую пружину 10,

- ролик (для пружины 10) 11.

Дополнительную пружину 12,

- ролик (для пружины 12) 13.

Направляющий стержень 3 имеет:

- продольное отверстие 14,

- регулятор измерительного усилия в виде сухаря 15,

- паз 16,

- винт (для крепления сухаря 15) 17.

Кронштейн (на направляющем стержне 3) 18,

- ось (на кронштейне для ролика 13) 19.

Ось (на корпусе 1 для ролика 11) 20.

Фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь содержит корпус 1, измерительный шток 2, направляющий стержень 3, устройство растрового сопряжения 4. Устройство растрового сопряжения 4 состоит из измерительного растра 5 и индикаторного растра 6 с излучателями 7 и фотоприемниками 8. Преобразователь также содержит платформу 9, закрепленную на измерительном штоке 2. Направляющий стержень 3 проходит сквозь платформу 9. Преобразователь также содержит замыкающую пружину 10. К платформе 9 прикреплена замыкающая пружина 10, обеспечивающая силовое замыкание платформы 9 с измерительным штоком 2 и корпусом 1.

В преобразователе установлена дополнительная пружина 12, она имеет жесткость меньшую, чем жесткость замыкающей пружины 10. Замыкающая пружина 10 огибает ролик 11, а дополнительная пружина 12 - ролик 13. Ролики 11 и 13 размещены так, что их оси вращения 20 и 19, соответственно, перпендикулярны плоскости размещения пружин 10 и 12.

В направляющем стержне 3 выполнено продольное сквозное отверстие 14 и установлен регулятор измерительного усилия в виде сухаря 15. Сухарь 15 имеет возможности перемещения относительно оси направляющего стержня 3 и фиксирования в нем с помощью, например, винта 17. Винт 17 обеспечивает фиксирование сухаря 15 в выбранном положении внутри направляющего стержня 3 и установлен в пазу 16.

В отверстии 14 направляющего стержня 3 размещены замыкающая 10 и дополнительная 12 пружины. Пружины 10 и 12 одними своими концами крепятся к сухарю 15 с разных его сторон, а другими концами к платформе 9 с противоположных ее сторон.

На наружной поверхности направляющего стержня 3 /на его конце/ закреплен кронштейн 18. Кронштейн 18 имеет возможность перемещения вдоль оси направляющего стержня 3. Ролик 13 имеет возможность вращения вокруг оси 19, выполненной на кронштейне 18.

Измерение осуществляют следующим образом.

Измерительный шток 2 перемещают относительно корпуса 1, при этом платформа 9 и индикаторный растр 6 с излучателями 7 и фотоприемниками 8 перемещаются относительно измерительного растра 5. В индикаторном растре 6 имеются четыре светопропускающих окна (не показаны), в которых растровые штрихи сдвинуты на ¹/₄ шага растра, что позволяет получить сигналы sinx; cosx; -sinx; -cosx, которые используются для формирования счетных импульсов в устройстве обработки (не показано).

Гарантированный контакт измерительного штока 2 с измеряемой деталью обеспечивает замыкающая пружина 10, имеющая большую жесткость по сравнению с дополнительной пружиной 12.

Установка дополнительной пружины 12, меньшей жесткости по сравнению с замыкающей пружиной 10, уменьшает измерительное усилие перемещения платформы 9.

Размещение кронштейна 18 с возможностью перемещения по направляющему стержню 3 изменяет жесткость дополнительной пружины 12.

Перемещение внутри направляющего стержня 3 сухаря 15, к которому крепятся концы пружин 10 и 12, изменяет величину растяжения последних, обеспечивая тем самым заданное усилие измерительного штока 2, делая его максимально равномерным во всем диапазоне измерений.

Закрепление замыкающей пружины 10 и дополнительной 12 к платформе 9 противоположно с разных ее сторон определяет место приложения усилия при замыкании платформы 9 и корпуса 1, исключая деформации деталей и узлов.

Наличие поворотных роликов 11 и 13 максимально увеличивает длину пружин 10 и 12, обеспечивая растяжение - сжатие их.

Расположение роликов 11 и 13 так, что их оси вращения перпендикулярны плоскости размещения пружин 10 и 12, которая одновременно проходит через оси направляющего стержня 3 и измерительного штока 2, обеспечивает вращение роликов 11 и 13 в плоскости расположения пружин 10 и 12, исключая заклинивание платформы 9.

Предложенный фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь изготовлен на заводе «Измерон», и это обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».

Использование предложенного преобразователя позволяет:

- уменьшить колебания изменений измерительного усилия;

- обеспечить возможность регулирования измерительного усилия;

- увеличить надежность при эксплуатации;

- повысить точность измерения преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к инкрементным средствам измерения линейных перемещений. Техническим результатом изобретения является создание надежного при эксплуатации фотоэлектрического инкрементного растрового преобразователя, позволяющего уменьшить колебания измерительного усилия, регулировать измерительное усилие, повысить точность измерений. Фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь содержит корпус, измерительный шток, направляющий стержень, устройство растрового сопряжения, состоящее из измерительного и индикаторного растров с излучателями и фотоприемниками, платформу, закрепленную на измерительном штоке, замыкающую пружину, один конец которой закреплен на одной стороне платформы. Преобразователь снабжен дополнительной пружиной, меньшей жесткости по сравнению с жесткостью замыкающей пружины, и подвижными роликами, сопряженными, соответственно, с замыкающей и дополнительной пружинами, плоскость размещения которых перпендикулярна осям вращения роликов. В направляющем стержне расположен регулятор измерительного усилия в виде сухаря с возможностями перемещения относительно направляющего стержня и фиксирования с помощью, например, винта, установленного в пазу направляющего стержня, и выполнено продольное, сквозное отверстие, в котором размещены замыкающая и дополнительная пружины, одни концы которых закреплены с разных сторон сухаря, а другой конец дополнительной пружины закреплен к платформе со стороны, противоположной креплению конца замыкающей пружины. Ролик дополнительной пружины установлен на оси кронштейна, расположенного на конце направляющего стержня, с возможностью перемещения вдоль оси последнего. 2 ил.

Фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, направляющий стержень, устройство растрового сопряжения, состоящее из измерительного и индикаторного растров с излучателями и фотоприемниками, платформу, закрепленную на измерительном штоке, замыкающую пружину, один конец которой закреплен на одной стороне платформы, отличающийся тем, что преобразователь снабжен дополнительной пружиной меньшей жесткости по сравнению с жесткостью замыкающей пружины и подвижными роликами, сопряженными соответственно с замыкающей и дополнительной пружинами, плоскости размещения которых перпендикулярны оси вращения роликов, а в направляющем стержне расположен регулятор измерительного усилия в виде сухаря с возможностями перемещения относительно направляющего стержня и фиксирования с помощью, например, винта, установленного в пазу направляющего стержня, и выполнено продольное сквозное отверстие, в котором размещены замыкающая и дополнительная пружина, одни концы которых закреплены с разных сторон сухаря, а другой конец дополнительной пружины закреплен к платформе со стороны, противоположной креплению конца замыкающей пружины, при этом ролик дополнительной пружины установлен на оси кронштейна, расположенного на конце направляющего стержня, с возможностью перемещения вдоль оси последнего.