Устройство для выставки преимущественно акселерометров Советский патент 1983 года по МПК G01P21/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для прецизионной выставки измерителей параметров движения (акселерометров) относительно пространствеиных осей и направления движения объекта.

Известен юстировочный прибо), содержащий корпус и регулировочный механизм, снабженный полой осью, и последовательно располож енными на ней двумя пара.ми клиновых пластин с приводами f ,

К недостаткам данного прибора относятся сравнительно невысокая точность, нестабильность, особенно при воздействии внешних мешающих факторов (температуры, тряски, вибрации и ударов) , а также значительное время юстировки (выставка прибора) , обусловленные сложностью кон струкции, большим количеством кинематических связей, взаимозависимостью составных элементов и отсутствием возможности юстировки прибора относительно плоскости (или направления) предполагаемого движения объекта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для юстировки оптических элементов,содержащее подвижное основание, регулировочный механизм с двумя клиновидными кольцами и корпус 2 ,

К недостаткам известного устройства относятся сравмительно невысокая точность ориентации прибора относительно пространственных осей, нестабильность выставленного положения, особенно при воздействи внешних факторов (перепаде температуры, тряски/ вибрации и ударов , значительное время юстировки и отсутствие возможности установки прибора в центральной части устройства (например, линзы, об:оектива, светопровода и т.д. , обусловленные вз.аимозависи1лостью регулировочных элементов, отсутствие:.-; надежной фиксации положения после юстировки, отсутствием регулировки положения верхнего клиновидного кольца и консольным креплением прибора.

Существенным недостатком является отсутствие возможности выставки прибора относителы-1о напрар.ления предполагаемого движения объекта.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия выстав-ки акселеметров относительно пространственных осей и на17рг1вле:;ия движения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вьлстаяки

акселеметров, содерйшщее подвижное основание, регулировочный меха низм с двумя клиновиднь ди 1сольцами и корпус,- введены крепежные кулачки, съемный регулировочнрлй элемент и регулировочный элемент угловой коррекции, подвижное основание выполнено в виде цилиндросферической втулки с фиксатором, цилиндрическа часть которой сопряжена с верхним клиновидным кольцом, состыкованным посредством скошенного торца с ответным скошенным торцом нижнего клиновидного кольца, посаженного на цилиндрический выступ корпуса, внутри которого размещен регулировочный элемент угловой коррекции, выполненный в виде эксцентриковой цапфы со сферической головкой и стопором, при этом сферическая голов;са размещена в продольном пазу лилиидросферической втулки, сферическая часть которой кинематически связана с цилиндрическим отверстием корпуса, имеющего торцовы зубчатый гзенец, на котором установлены крепежные кулачки.

Съемный регулировочный элемент ВЕЛполнен в виде самостопорящейся косозубо-червячной передачи, содержащей обойму с помещенными в ней червяком с ручкой и шестеренкой, закрепленной на полуоси, ки- ;-1емг Тически связанной с корпусом.

Па фиг. 1 схематично изобрал ено предлагаемое устройство,- на фи1. 2 - вид Д на фиг. 1; на фиг.З вид Б :;а фиг, 1; на фиг. 4 вид Б ка фиг. 1.

Оспозаг-1ие 1 имеет соосно выполненные цилиндрический выступ 2, цилиндрическое отверстие 3 и торцовый зубчаилй венец 4 с клиновид1-1ь:ми зубь-ямн 5. На гилиндричес;сий выстуг. 2 насажено нижнее подкладное к.ольцо 6 , состыкованное с верхним подк;;адным кольцом 7 скошенш ми торцами 8. Для передачи Бра:цателы ого движения каждое подклади оо кольцо б () снабжено зубчатр.лм иепцом 9 . 13 теле основания 1 раз1.;сщен регу./ировочный элемент 10 выг;олненнык в виде эксцентриковой цап;:-ы 11 со сферической головкой, 1 П осевом и радиальном направлениях ре1-у,.1;;рС.ч)оч;1Ый элемент 10 фиксируется относительно основания 1 стпороч 13 (с целью повышения чувстЕ ; ;; ьносги и плавно.сти настройки Oil :. Г)ыгь выполнен, например, i:i и;--,де cг,мoтop ioзящeйcя червячной ,ач1 ) .

U-4:. подкладное ольцо 7 сопряжегО с подзижнЕ,1М основанием 14, 1;-,;полне иным н виде цилиндросферической втулки с цилиндрической част1 ;о 15 }-; сферической частью 16,

вставленной в цилиндрическое отверстие 3 основания 1. Сферическая головка 12 регулировочного эле-t мента 10 сочленена с продольным t пазом 17, расположенным в сферической части 16 подвижного основания 14. На верхней части ..подвижного основания 14 установлен фиксатор 18 для фиксации акселерометра 19. Акселерометр 19 установлен в подвижном основании 14 и вместе с ними с подкладными кольцами 6 и 7 закреплен крепежными кулачками 20 на основании 1. Крепежный кулачок 20 одним концом через пятку 21 ( выполненную, например, путем нанесения менее твердого металла, чем корпус акселерометра 19) прижимает фланец акселерометра 19, а другим концом, имеющим.зубчатый торец 22, установлен на торцовом зубчатом венце 4 основания 1, образуяпри этом зацепление клиновидными зубьями 5. Крепежный кулачок 20 закреплен на основании 11 крепежными элементами: крепежным винтом 23, пружин-. ной шайбой 24 и шайбой 2Ь.

В качестве привода подкладных колец 6 и 7, снабженных зубчатым венцом 9, использован съемный регулировочный элемент 26, выполненный в виде самостопорящейся KQсозубо-червячной передачи, (самотормозящейся комбинированной червячной передачи), включающей обойму 27, помещенные в нее червяк .28 с ручкой 29 и шестеренкой 30 (зубья шестеренки,например, могут иметь косые зубьяс углом наклона,равным углу подъема винтовой линии червяка), закрепленной на оси 31. Шестеренка 30 образует кинематическую связь с червяком 28 г. с зубчатым венцом 9 верхнего (или нижнего) подкладного кольца 7 (или 6.

Для привода верхнего подкладного кольца 7 ось .31 съемного регулировочного элемента 26 устанавливают в отверстие, выполненное во фланце подвижного основания 14, а uiecтеренку 30 вводят в зацепление с. зубчатым венцом (косозубым) верхнего подкладного кольца 7. .

Для привода нижнего подкладного кольца 6 ось 31 съемного регули-. ровочного элемента 26 устанавливают в отверстие, выполненное в теле основания 1, а шестеренку 30 вводят в зацепление с зубчатым венцом (косозубым) 9 нижнего подкладного кольца 6.

Выход акселерометра 19 соединен через преобразователь 32 с процессором 33. Акселерометр 19, преобразователь 32, процессор 33 и блок 34 индикации подключены к блоку 35 питания.

Принцип действия предлагаемого устройства основан на втором законе Ньйтона (ускорение материальной точки прямо пропорционально действуг ющей на нее силе, обратно пропор5 ционально массе точки и совпадает по направлению с силой), на преобразовании вращения двух подкладных колец 6 и 7 (клиновыхпластин), сочленных скошенными торцами 8, друг

0 относительно друга в плавное изменение угла между плоскостями, прилегающими к их внешним торцам, или в угловое отклонение вертикальной оси WW чувствительного элемен5 та 19, на преобразовании поворота регулировочного элемента 10, выполненного в виде эксцентриковой цапфы 11 со сферической головкой 12, в угловое отклонение оси чувстви0 тельности ОО относительно направления движения DD объекта.

Акселерометр 19 устанавливают в подвижном основании 14 и произ-водят ориентирование (выставку)

5 его положения относительно местной вертикали Z V (по которой действует вектор гравитационного поля Земли) и направления основного движения DD объекта.

0 Сначала производят предварительную выставку обесточенного устройства., для которой направление оси чувствительности ОО, отмеченное риской R , нанесенной на акселе5 рометр 19, совмещают с риской R , нанесенной на подвижное основание 14 обозначаютпей .направление основного движения DD объекта, и фиксируют это положение фиксатором 15.

Q После предварительной производят окончательную выставку при включенном устройстве с использованием блока 34 индикации, т.е. при полностью функционирующем устройстве,

поскольку она учитывает как механические неточности сопрягающихся частей, так и электрические отклонения исходных параметров.

Для обеспечения стабильности регулировки крепежные кулачки 20

:зубчатыми торцами 22 устанавливают на ответный торцовый зубчатый венец 9 основания 1 и пятками 21 на фланец корпуса акселерометра 19. Крепежные винты 23 затягивают та5 КИМ образом, чтобы были выбраны зазоры в зубчатом заце.плении клиновидных .зубьев 5 основания 1 и крепежных кулачков 20, а также в сопрягающихся элементах механизма

0 выставки, при этом пружинная шайба 24 должна быть сжата примерно на одну треть своего пружинного хода.

Применение клиновидных зубьев 5

5 в зубчатом соединении Крепежных

кулачков 20 с основанием 1 обеспечивает отсутствие ухода от выставочного положения акселерометра 19 контролируемого по выхолному электрическому сигналу блока 34 индикации, при окончательной затяжке крепежных винтов 23.

Выставку вертикального положения устройства посредством враще ния ручки 29 по часовой стрелке (вращающей нижнее подкладное кольцо 6) производят до получения (после обработки электрического сигнала процессором 33) минимального значения выходного сигнала, отсчитываемого по блоку 34 индикации.

После получения минимального значения выходного сигнала от вращения нижнего подкладного кольца 6 съемный регулировочный элемент 26 переставляют для привода верхнего подкладного кольца 7, которое с помощью ручки 29 поворачивают против часовой стрелки до получения минимального выходного сигнала (меньшего или равного ранее полученного) , отсчитываемого по блоку индикации 34.

После окончательной выставки устройства относительно местной ветикали 2Z производят проверку достоверности положения устройства относительно направления основного движения DD объекта, для чего производят наклон устройства с акселерометром 19 на фиксированный угол в направлении основного движения объекта. Этот поворот, выполняемый, например, на 90, обеспечивает совмещение (предварительное) оси чувствительности оо с направлнием вектора гравитационного поля Земли, известного для конкретной местности с высокой точностью.

Вращая эксцентриковую цапфу 11 по часовой стрелке (или против) добиваются получения максимального значения выходного сигнала, отсчитываемого по блоку 34 индикации. При повороте акселерометра 19 точно на угол 9о относительно местной вертикали 21 величина выходного сигнала устройства, отсчитываемого по блоку 34 индикации, равна соответствующей величине ускорения гравитационного поля Земли для данной местности и максимальному значению ускорения в данном положении.

После указанной окончательной выставки устройства регулировочный элемент 10 стопорят с помощью стопора 13 и при помощи окончательной затяжки крепежных винтов 23 до полной выборки пружинного хода пружинных шайб 24, при этом по блоку 34 индикации следят за стабильностью исходных параметров. На этом операции выставки устройства заканчивают, устройство с акселерометром 19. переводят в рабочее, в данном случае в вертикальное, положение, и оно готово для измерения параметров движения объекта, на котором оно установлено. После перевода в исходное положение проверяют соответствие исходных начальных параметров заданным и установленным по электрическим показаниям блока 34 индикации.

При движении объекта в заданном основном направлении акселерометр 19 воспринимает действующее вдоль его оси чувствительности ОО ускорени.е, преобразует его в соответствующую величину электрического сигнала, подаваемого на преобразователь 32, связанный с процессором 33 Процессор 33 производит интегрирование преобразованных электрических сигналов и выдает на блок 34 индикации сигналы, соответствующие ускорению,, скорости, пути объекта (параметры вибрации объекта) ,

Предлагаемое устройство по сравнению с известными обладает большей тностью измерения параметров движения объекта, обусловленной выставкой начального положения по механическим и электрическим сигналам, благодаря выполнению посадочной муфты в виде цилиндросферической втулки с прецизионными регулировочными элементами и крепежнымикулачками-, снабженными зубчатыми торцами с клиновидными зубьями, позволяющим обеспечить точную выставку чувствительного элемента относительно местной вертикали и направления движе |и объекта. Кроме того, оно более удобно Б эксплуатации в результате введния съемного регулировочного элемен выполненного в виде самоспорящейся косозубо-червячной передачи.

19

13 ю 11 п J

Buds 17

f9 фиг.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСТАВКИ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО АКСЕЛЕРОМЕТРОВ, СОдержащее подвижное основание, регулировочный механизм с двумя клиновидными кольцами и корпус, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия выставки акселерометра относительно пространственных осей и направления движения, в него введены крепежные кулачки, съемный регулировочный элемент и регулировочный элемент угловой коррекции, подвижное основание выполнено в виде цилиндросферической втулки с фиксатором, цилиндрическая часть которой сопряжена с верхним клиновидным кольцом, состыкованным посредством скошенного торца с ответным скошенным торцом нижнего клиновидного кольца, посаженного на цилиндрический выступ корпуса, внутри которого размещен регулировочный.элемент угловой коррекции, выполненный в виде эксцентриковой цапфы со сферической головкой и стопором, при этом сферическая головка размещена в продольном пазу цилиндросферической втулки, сферическая часть которой кинематически связана с цилиндрическим отверстием корпуса, имеющего торцовый зубчатый венец, на котором установлены крепежные кулачки. (Л С 2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что съемный регулировочный элемент выполнен в виде . самостопорящейся косозубоа червячной передачи, содержащей обой« I му с помещенными в нее червяком с ручкой и шестеренкой, закреплеи ной на полуоси, кинематически связанный с корпусом.