Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/06 

2. Преобразователь по п.1, о т л и-чатым контуром, количество зубьев кочающийся тем, что измерительHbrif элемент выполнен в виде диска с зуб110327Д

торого отлично от количества зубьев первого и второго, зубчатых колес.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник света, фотоприемники, опт чески соединенные с одними концами первого и второго световодов соответственно, вторые концы первого и второго световодов расположена по окружности, и измерительный элемент, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления при сохранении точности измерения, в него введены два зубчатых колёса с одинаковым количеством зубьев, зубчатые колеса расположены по разные стороны от измерительного элемента, который выполнен в виде диска и соосно с ним, вторые концы первого и второго световодов уложены во впадины между зубьями первого и второго колес соответственно.

1

Изооретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления для определения положения механизмов в качестве преобразователя механических перемещений в цифровой код.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатели., блок диафрагм, узел светопроводов, соединенных входными торцами с выходами.излучателей, а выходными торцами - с входами диафрагм одинаковых по номеру с порядковым номером излучателей, растровый нониусный преобразователь, установленный на выходе блока диафрагм, фотоприемники, расположенные на. оптической оси блока диафрагм по другую сторону от растрового, нониусного преобразователя и блок обработки сигналов lj .

Недостатком известного преобразователя является сложность конструкции, обусловленная наличием блока диафрагм и растрового нониусного преобразователя, нетехнологичных в изготовлении и сложных в регулировке их взаимного положения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник света, фотоприемники, оптически соединенные с одними концами световодов, вторые концы которых расположены по окружности, образуя кодовую маску, измерительный элемент, выполненный в виде барабана, возвратную пружину и электромагнит с подпружиненньм якорем, который жестко соединен с валом причем якорь жестко соединен с барабаном, в котором выполнены отверстия на равном угловом расстоянии друг от друга, смещенные один относительн другого вдоль образующей барабана, а барабан расположен между источником света и кодовой маской 1.2J .

Недостатком известного преобразователя является сложность раскладки световодов, по окружности для формирования кодовой маски, наличие электромагнита с подпру уненным якорем, жестко соединенного с валом, а также барабана с отверстиями, что делает устройство нетехнологичным в изготовлении и сложным в сборке.

Цель изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления при сохранении точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник света, фотоприемники, оптически соединенные с одними концами первого и второго световодов соответственно, вторые концы первого и второго световодов расположены по окружности, и измерительный элемент, введены первое и второе зубчатые колеса с одинаковым количеством зубьев, зубчатые колеса расположены по разные стороны от измерительного элемента, который выполнен в виде дисками соосно с ним, вторые концы первого и второго световодов уложены во впадины между зубьями первого и второго зубчатых колес соответственно, причем измерительный элемент выполнен в виде диска с зубчатым контуром, количеств зубьев которого отлично от количества зубьев первого и второго зубчатых колес.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 конструкция преобразователя угла поврота вала в код, общий вид с разрезом; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.2 на фиг. 4 - узел Т на фиг. 2; на фиг. 5 - узел П на фиг. 3.

Преобразователь угла поворота вала в код (фиг.1) содержит зубчатые колеса 1 и 2, во впадины зубьеё которых уложены световоды 3, связанные с источником света и сооранные в кабель световоды 6, связанные с фотоприемниками 7 и собранные в кабель 8, измерительный элемент 9, выполненный в виде диска с зубчатым контуром, и схему 10 обработки инфор мации, соединенную с фотоприемниками 7, Количество зубьев измерительного элемента 9 отличается от количества зубьев на зубчатых колесах 1 и 2. Зубчатые колеса 1 и 2 выполнены с равным количеством зубьев. . Конструкция преобразователя угла поворота вала в код (фиг. 2) содержит зубчатые колеса 1 и 2, во впадины которых уложены световоды 3, связанные с источником света собранные в кабель 5 (фиг. 2), и световод 6, связанные с фотоприемниками и собранные в кабель 8, элементы корп са 1 1 и 12 преобразователя, жестко соединенные с, зубчатыми колесами 1 и 2, которые разделены установочным кольцом 13 и стянуты шпильками 14 (фиг. 2 и фиг. 4). Измерительный .элемент 9 выполнен например, в виде тонкого диска с зубчатым контуром, установлен по посадке на валу 1 5 и укреплен между фланцами 16 и 17, причем фланец 16 установлен на валу 15 по прессованной посадке. Измерительный элемент 9 установлен между торцами световодов 3 и 6 в зазор, определяемый кольцом 13. Количество з.убьвв измерительного элемента 9 отличается от количества зубьев на зубчатых колесах 1 и 2 (фиг. 2 и 4). Зубчатые колеса 1 и 2 выполнены с равным количеством зубьев. Вал 15 установлен в подшипниках 18 и 19 (фиг. 2). Зазоры в кинемати ческой цепи выбраны тарельчатой пру жиной 20, расположенной между фланцем 17 и промежуточным кольцом 21. Положение подшипников 18 и 19 в элементах корпуса 11 и 12 устройства зафиксировано крышками 22 и 23 Световоды 3 и 6 защищены от механических воздействий кожухом 24 и 25. Для установки, устройства в элементе) корпуса 12 предусмотрена поса дочная поверхность 26 и крепежные отверстия 27. На фиг, Ь позицией 28 показаны зубья зубчатых колес 1 и 2, корпус содержит сектора 29. Зубчатые кол са 1 и 2 содержат поверхности 30 (фиг. 4). Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом. Измерительный элемент 9 в совокупности с зубчатыми колесами 1 и 2, в которые уложены световоды 3 и 6, образует нониусную шкалу, так как количество зубьев их различно. Световоды 3, связанные с источником 4 света, расположены соосно со световодами 6, связанными с фотоприемниками 7. Свет от источника 4 света поступает на. световоды 3, но проходит не все световоды 6, так как этому препятствует положение зубьев измерительного элемента 9. При вращении измерительного элемента 9 происходит последовательное перекрытие световых пучков зубьями измерительного элемента 9, а следовательно, и последовательное срабатывание фотоприемнигков 7, импульсы с которых поступают на схему 10 обработки информации. Технологичность предлагаемого преобразователя обусловлена тем, что раскладка световодов 3 и 6 (фиг. 2) производится в отверстия, образованные впадинами между зубьями 28 (фиг. 5) и цилиндрической поверхностью корпуса 11 и 12 устройства. Зубчатые колеса 1 и 2- (фиг. 2) могут быть легко выполнены, например, путем накатывания. Накатывание зубьев 28(фиг. 5) на детали 1 и 2 должно производиться одновременно. Это условие может быть выполнено путем накатывания зубьев 28 на цельной заготовке, в которой затем выполняются отверстия под стягивающие шпильки 14 (фиг. 2 и 4). Далее с обеих сторон зубчатого венца заготовки выполняю .ся. поверхности 30 (фиг. 4) под прессовую посадку деталей корпуса 11 и 12 (фиг. 2 и 3). На поверхности 30 запрессовываются сектора 29(фиг. 4) элементов корпуса 11 и 12 устройства. Затем производится проточка посадочных поверхностей под подшипники 18 и 19 (фиг. 2). После выполнения описанных операций зубчатая заготовка с запрессованными элементами корпуса 11 и 12 разрезается в центральной части, образуя два зубчатых колеса 1 и 2 с запрессованными в них элементами корпуса 11 и 12 соответственно (фиг. 2), При последующей сборке преобразователя точное совмещение зубьев 28 (фиг. 5) колес 1 и 2, а также соосность подшипников 18 и 19 (фиг. гарантированы шпильками 14. Измерительный элемент 9 установлен в зазор, определяемый кольцом 13, между торцами световодов 3 и 6. Зубья измерительного элемента 9, могут быть выполнены путем накатыва ния. Точное положение измерительного элемента 9 в зазоре между торцами световодов 3 и 6 гарантируется тарел чатой пружиной 20, выбирающей зйзоры в кинематической цепи. Количество зубьев 28 (фиг. 5) на зубчатых колесах 1 л 2 (фиг.2) выполняют отличным от количества зу бьев на измерительном элементе 9. Для увеличения точности измерения каждый оптический канал выполнен из четырех световодов 3 и 6, расположен ных через 90 угловых градусов во, вп динах между зубьями зубчатых колес 1 и 2. На зубчатых колесах 1 и 2 (фиг. 2) выполнено 504 зуба, на изгмерительном элементе 9 - 512. Такое соотношение количества зубье.в на элементах 1, 2 и 9 дает восемь распределенных равномерно по окружности устройства нониусных сопряжений, четыре из которых используются как рабочие для усреднения сигналов и повышения точности измерений. Преобразователь имеет шестнадцать оптических . Световоды 3 и 6 в пределах одного нониусного сопряжения располагаются через четыре зуба (фиг. 3 и 5). Преобразователь имеет решающую способность 13 разрядов, при наружном диаметре устройства 90 мм. По сравнению с известными устройствами аналогичной разрядности предложенное устройство значительно менее трудоемко в изготовлении, дешевле и может быть изготовлено практически на любом металлообрабатьшающем предприятии. Измерительный элемент может быть выполнен в виде растрового диска со штрихами. .