Устройство для измерения угла наклона Советский патент 1988 года по МПК G01C9/24 

мых поверхностей относительно плоскости горизонта, и позволяет повысить точность измерения отклонений контролир емой поверхности от горизонта. достигается введением в устройство, содержащее базовое основание 1 и поворотное основание 19 с маятниковым элементом 21, средств, обеспечивающих автоматическое реверсивное вращение поворотного основания 19 вокруг (Вертикальной оси с остановками в двух отличающихся на 180° положениях. Этими средствами являются сферические опоры 17 и 18, на которых установлено поворотное основание 19 в базовом основании 1, и привод поворотного основания, состоящий из часового механизма, реверсивного механизма и муфты 62,63 с . крестовиной 61. 7 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для установки поверхностей относительно плоскости горизонта, а также для презиционного измерения малых углов отклонений контролируе(ш 4 00 rsD О СО

Изобретение относится к измерительной .технике, в частности к устройствам для установки контролируе- мых поверхностей в плоскость гори- зонта, а также для измерения их малых наклонов. ,

Цель изобретения - повьшение точности за счет меньшения гвлияния ошибок обусловленнь1Х разъюстировкой маятникового элемента.

а фиг. 1i представлена схема устройства j на - сечение А-А на фнг.1; па фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4- сечение В-В на фпг.1| на фиг.З вид Г на фиг.1 (со снятой крышкой);, на фиг.6 - -схема электрических соединений и измерительная схема; на фиг.7 - характеристика движения поворотного основания. Базовое основание 1 снизу квадратную опорную площадку 2 а полость 3 о Верхняя часть базового основания выполнена в щшивдри- ческой колонны 4 с центральным сквозным отверстием 5 В верхней части цилиндрической колонны 4 установлекы четырехгранный сухарь 6 с коническим подпятником 7, обойма 8 механизма 9 юстировки положения су- харя 6 и крьпика 10 „

Крыижа 10 шлифовануюч плос- кость 11, с которой состоит в меха- ндческом контакте опорная плоскость сухаря 6о Последний закреплен на крышк 10 винтами 12 Крышка 10 и обойма В закреплены на колонне 4 винтами. 3 нижней части отверстия 5 располсжем опорный элемент 13, со- единенньш с базовым основанием 1 дву

мя параллельными консольными брусьями 14 с упрз гой перемычкой 15. Опор- ньй элемент 13 имеет конический подпятник 16, расположенный на оси симметрии отверстия 5, обращенный вершиной конуса вниз.

На двух сферических цапфах 17 и 18 в подпятниках 7 и 16 соответст- установлено поворотное основание 19 В отверстии 20 поворотного основания 19 размещен держатель 21 заключенного в нем маятникового .элемента. Держатель 21 имеет фор-: 1у стержня с большим удлинением, с двумя опорными поясками 22, выполненными на противоположных его концах. ,Кажд.ый КЗ опорных поясков подпружинен с одной из двух взаимно перпендикулярных направляющих 23 (.фиг„2 и . 3), установленных в поворотном основании 19, и к сферическим гайкам 24 и 25 дифференциальных винтов 26 регулир овочных механизмов, расположенным в цилиндрических каналах 27 (фиг.2), перпендикулярных направляю щим 23, I

Отв чрстие 20 сверху и снизу закрыто крышками 28 И 29 с закрепленными в них с помощью клея сферическими цапфами 17 и 18 соответственно Сферические цапфы выполнень; в виде шариков, изготовленных с высокой точностью в части некруглости. Электрические выводы 30 дежателя 21 электрически соединены с соответствуюищ- ми проводниками 31 крышки 29. Провода, соединяющие выводы 30 с проводниками 31, уложены в KaHaBKe 32 (фиг.З) поворотного основания 19,

Провод1шки 31 уложены в отверстии крынжи 29 и залиты смолой. Радиальные концы проводников 31 выведены в боковой паз 33 крьшки 29 и электрически соединены с ленточным кабелем 34.

Ленточный кабель 34 уложен в виде плоской спирали и электрически соеди

нен с другой стороны с контактами разъема 35, закрепленного на базовом основании 1 о В стенках цилиндрической колонны 4 имеются четьфе отверстия 36, предназначенные для подхода к дифференциальным винтам 26 и к сферическим гайкам 24 и 25 с помощью инструмента при регулировке.

Механизм 9 юстировки положения четырехгранного сухаря 6 содержит две призмы 37 (фиг.4), закрепленные на двух соседних гранях сухаря 6, обойму 8 и установленные в двух взаимно перпендикулярных отверстиях 38 обоймы 8 дифференциальные винты 39 и 40 со сферическими.гайками 41. Призмы 37 сухаря 6 прижаты к сферическим гайкам 41 с помощью пружин А2 и 43.

В полости J базового основания 1 размо.щен часовой механизм 44 с кри вошипом 45 ре)зе рсгшного кривошип- но-шатунного механизма па выходе Корпус 46 часового механизма 44 (фиг15) закреплен винтами на приливах 47 базового основания 1. Снаружи на корпусе 46 имеются четырехгранник 48., предназначенньш для завода пружины часового механизма с помощью ключа, и ручка 49 останова хода часового механизма.

С целью обеспечения точного поворота поворотного основания 19 на 180° палец 50 кривошипа 45 установ лен с возможностью регулировочгак перемещений в пазу 51 кривошипа. На базовом основании 1 закреплен кронштейн 52 с подшипниками, в которых установлен валик 53 (фиг.1) соосно с осью вращения поворотного основания. Палец 50 кривошипа 45 соединен с пальцем 54 зубчатого сектора 55 с помощью шатуна 56 с пазом 57; а зубчатый сехтор 55 состоит в зацеплении с шестерней 58, закрепленной на ведущем валике 53 (фиг.1).

Зубчатьй сектор 55 закреплен на оси 59, установленной в подшипниках кронштейна 52. Ведущий валик 53 кинематически соединен с поворотным ос

0

5

0

О

нованием 19 муфтой 60 с крестовиной 61. Ведущая часть 62 муфты закреплена на ведущем валике 53, а ведомая часть 63 - на цапфе крьш1ки 29. Ведомая часть 63 муфты имеет вырез, обес- печивакхций размещение опорного элемента 13. На зубчатом секторе 55 закреплена щетка 64, которая входит в электрический контакт в

положе ниях

поворотного основания О и 180 с ла- мелями 65, закрепленными на кронштейне 52. В1етка 64 и обе ламели 65 изолированы соответственно от сектора 55 и кронштейна 52 и электрически соединены с контактами разъема 35. Снизу полость 3 базового основания 1 закрыта крышкой 66.

На фиг,6 представлена схема соединений маятникового элемента 67, щетки 64 и ламелей 65 уровня и устройств блока электроники: коммутационных устройств 68 и 69, усилителей 70 и 71, вольтметров 72 и 73 и 5 блока 74 питания. Маятниковый элемент 67 соединен по одному каналу, несущему информацию по координате X, с коммутащгонным устройством 68, а по другому каналу (по координате У) - с ком гутационным устройством 69. Коммутационные устройства 68 и 69 соединены с усилителями 70 и 71 соответственно. На усилитель 70 поступают сигналы об отклонении маятникового элемента по координате X (фиг.2), на усилитель 71 - об отклонении маятникового элемента по координате У. Усилитель 70 соединен с

35

вольтметром 72, усилитель 71 - с вольтметром 3, Блок 74 питания блока электроники соединен с источником питания, с усилителями 70 и 71, маятниковым элементом 67, с коммутационными устройствами 68 и 69, со щеткой 64 и ламелями 65.

Устро лство работает следующим образом.

Перед использованием уровня производят согласование положеш1Я маятникового элемента с осью вращения поворотного основания 19 и согласование оси вращения поворотного основания 19 с опорной площадкой 2 базового основания 1.

Для этого уровень с заведенным часовым механизмом (часовой механизм заводят с помощью ключа, спетого ва четырехгранник 48) устрнаиливают на отгоризонтированную поверочную пли30

ту, покоящуюся на фундаменте (не по- каза1ш). Затем соединяют устройства в соответствии со схемой (фиг.6) и включают питание,

С помощью ручки 49 включают ход часового механизма. При этом кривошип 45 приходит в движение и поворачивает поворотное основание 19 через кинематическую связь шатун 56 - ю зубчатый сектор 55 - шестерня 58 - муфта 60 то в одну, то в другую сторону. В каждом из крайних положений (О и 180° ) поворотное основание 19 остается неподви5К1Ш1м благодаря иали- 55 чию паза 57 в шатуне 56, а щетка 64 замыкается на ламель 65, к коммутационные устройства 63 и 69 подключают электрические цепи маятникового элемента по каналам X и У к ycitrL .-те- 20 лям 70 и 71, В положении поворотного основания 0° включают ход часового механизма 44.

Регулировочными опорами поверочной плиты добиваются чтобы показаний 25 обоих вольтметров 72 и 73 стали рав- ньпчи нулю Затем включают ход чйсово -о механизма 44 и приводят поворотное осно:вание 19 в положение 180 „ При этом щетка 64 замыкается на соответствующую ламель 65, а комнута- щюнные устройства 58 и 63 подключают элек-1 рические цепи маятникового элемента 67 по каналам X и У к соот петствующим уси,1штелям 70 и 71, этку- цп усиленные сигналы поступают на вольтметры 72 и 73,

Считывают показания отклонензш . маятникового злемен.та 57 по ;оорди- натам X и У с вольтметров 72 и 73 соответственноо Вращая с помощью отвертки поочередно через отверстии 36 сферические гайки 24 и 25 и дифференциальные винты 26 регулгфовоч- кых механизмовJ добиваются чтобы показания соотве ствутсщих вольтмет ров стали равнь половине только что ,;тсчитанньш значений,

i

При вращении дифференциального зинта 26 сферические гайки 24 и 25 50 сближаются или удаляются друг от друга, а прижатый пружиной опорный поясок 22 держателя 21 маятникового элемента перемещается в перпендикулярном к оси винта направлении, gg СКОЛЬЗИ по соответствукщей I направляющей 23;, И соответственно изменяется угловое положение маятникового элемента, что отмечается

35

40

45

0

5 0

5

0 g

5

0

5

по показаниям вольтметров 72 и 73, После этого вращением регулируемых опор поверочной плиты приводят уровень 3 положение, при котором показания обоих вольтметров станут равными нулю. Затем включают ход часового механизма и приводят поворотное основание 19 в положение 0°„ . Считывают показания вольтметров 72 и 73,

Если показания вольтметров в положении поворотного основания 0° остаются теми же, какие были в положении 180 , то вращением дифференциальных винтов 26 приводят маятниковый элемент в положение, при котором показания вольтметров становятся равными нулю или не превьилают до- пусти1 1ой величины.

Убеждаются, что показания вольтметров не правьшают допуска в обоих положениях поворотного основания (О и 180 ) и на этом заканчивают согласование маятникового элемента с осью вращения. Если показания хотя бы одного в щьтметра превышают до- пусти1 4ое з:.,ачение, то регулировку повторяюто

Операцию согласования оси вращения П(.)воротного основания с оп орной площадкой про11зводят непосредственно после согласозаи1-ш положения маят- никог ого элемента с осью вращения гхворотного основания на том же рабочем месте 5,

На позррочгюй плите закрепляют лакальпую ликейку с помощью, например струбцины- Уровень устанавливают на поверочной плите так, чтобы одна яз боковых граней квадратной опорной площадки 2 прикасалась к рабочей поверхности линейки Это положение условно называют исходным.

Освобождают затяжку винтов 12 С помощью дифференциальных винтов 39 и 40 механизма 9 юстировки приводят пов.фотное основание 19 с маятниковым элементом а положение, при котором показания обоих вольтметров 72 и 73 становятся равными нулю.

При вращении дифференциального винта 39 (40) сферические гайки 41 сблиясаются или удаляются друг от друга и прижатая пружиной 42 (43) призма 37 перемещает сухарь 6 в перпендикулярном к оси дифференциального винта 39 (40) направле.нии. Сухарь 6 при этом скользит своей опор-

ной плоскостью по.плоскости 11 крышки 10, Вместе с сухарем 6 поступательно перемещаются сферические гайки другого дифференциального винта 40 (39) в отверстии 38, оставаясь неподвижными относительно дифференциального винта.

Поворачивают уровень в горизонтальной плоскости на 180 и прижимают его боковой гранью опорной площадки 2 к рабочей поверхности линейки (условно повернутое положение). Считывают показания вольтметров 72 и 73 и, если они- не равны нулю, то, вращая поочередно дифференциа-пьные винты 39 и 40 механизма 9, добиваются, чтобы показания вольтметров стали равны половине только что отсчитанных значений.

Регулируемыми опорами поверочной плиты добиваются, чтобы показания вольтметров в исходном и повернутом положениях преобразователя уровня бьши по соответствующим каналам (X и У) одинаковы.

С помощью дифференциальных винтов 39 и 40 механизма 9 приводят поворотное основание 19 в положение при котором показания обоих вольтметров 72 и 73 становятся равными нулю.

Убеждаются, что показания вольтметров не превышают допуска в обоих положениях преобразователя уровня - в исходном и в повернутом На этом заканчивают согласование оси вращения поворотного основания с опорной площадкой и завинчивают винты 12 до отказао Если показания хотя |бы одного вольтметра превьшают. 1допустимое значение, то регулировку

;ПОВТОРЯЮТ;,

После согласования оси вращения поворотного основания с опорной площадкой, еще раз проверяют, не изме- 1илась ли точность согласования маяникового элемента с осью вращения поворотного основания. .Окончательно отрегулированным считается преобразователь уровня, который обеспечи- вас Т выдачу показаний вольтметров, не превышагощшс допустимое значение в обоих положениях поворотного ос нования, как в исходном, так и в

повернутом положении преобразователя уровня о

При использовании по прямому назначению преобразователь уровня работает следукщим образом,

С помощью ключа, соединенного с четырехгранником 48, заводят часовой механизм 44, подстыковьшают устройства блока электроники к уровню и включают питание. Устанавливают уровень на контролируемую площадку. Включают ход часового механизма 44 с помощью ручки 49, Поворотное основание 19 совершает движение, характер которого в качесте примера представлен на графике (фиг.7), В каждом положении О и 180 поворотного основания 19, после замыкания щетки 64 с ламелью 65, производят отсчеты показаний вольтметров 72 (X) и 73 (У) и определяют величину негоризонтальности площадки, как алгебраическую полуразность этих показаний по каждой координате.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла наклона, содержащее базовое основание с опорной поверхностью, маятниковый элемент, поворотное основание, связанное с приводом, закрепленным

на базовом основании, и цапфы, контак- тирукщие с коническими подпятниками, связанными с базовым основанием, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет

умен ьшен ия влияния ошибок, обусловенных разъюстировкой маятникового элемента, оно снабжено опорным элементом с упругой перемычкой, установленным между базовым основанием и

одним из конических подпятников, поворотное основание жестко связано с цапфами, выполненными сферическими, другой конический подпятник связан с базовым основанием через введенньй

сухарь с юстировочным механизмом, связь привода с поворотньм основанием осуществлена через введенную муфту с крестовиной, а маятниковый элемент размещен внутри поворотного

основания.

А-А.

гз

36

36

фиг2

1

W

4/ ///

ц:1игЛ

B-S

б

J2

Фиг.З

&

Цзиг,5

CD и г. 6

9 фиг Л

П

5 tfiiJf.