Термокомпенсирующее устройство для крепления элементов измерительных приборов Советский патент 1989 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в лазерных преобразователях линейных и угловых ааремещеиий, в счетно-решающих и других измерительных приборах в качестве термокомпен- сирующего устройства для крепления рлементов измерительных приборов.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения термокомпенсации линейных расширений в бопее широком диапазоне температур.

На фиг, 1 показано термокомпен- сирующее устройство для крепления элементов измерительных приборов, с двумя секциями, общий вид; на фиг. 2 то же, с четырьмя секциями, общий вид; на фиг, 3 - разрез Д-Д на фиг,2; на фиг. 4 - разрез Е-Е на фиг. 2; на фиг, 5- устройство в схематичном изображении и с установленными на нем элементами измерительных приборов,

Термокомпенсирующее устройство для крепления элементов измерительных приборов содержит соединенные между собой с образованием многозвенных секций 1, 2 и выполненные из материалов с разными коэффициентами температурных линейных расширений три параллельно размещенные между собой компенсирующие звенья 3, 4 и 5, на одних концах двух из них, на звеньях 3, 4, размещены установочные зоны А для крепления элементов измерительных приборов, а третье, промежуточное звено, 5 соединено своими противоположными концами с первыми двумя звеньями 3 и 4 соответственно и выполнено из материала с большим коэффициентом температурного линейного расшпречпя, два звена 3 и 4 выполнены в виде пластин ступенчатого профиля одинаковой длины из материалов с одинаковыми коэффицистами температурных линейных расширений, а промежуточное звено 5 - в виде пластины, длина которой меньше длины пластин звеньев 3 и 4, которые ориентированы своими концами

О с установочными зонами А в противоположных направлениях и обращены ступенчатыми профилями своих пластин навстречу одно к другому с возможностью взаимного перекрытия их внутрен5

них ступеней, причем пластина промежуточного звена 5 размещена между внутренними ступенями двух первых звеньев 3 и 4 в золе их перекрытия и соединена с их противолежащими

свободными концами б и 7 посредством элементов 8 и 9 соответственно. Термокомпенсирующее устройство содержит также дополнительные многозвенные секции 2, 10 и 11, которые выполйены аналогично основной секции 1 с установочными зонами Б, В, Г соответственно, Б варианте, когда термо- компенсирующее устройство содержит две многозвенные секции 1 и 2, последние соединены между собой с образованием трех установочных зон А, А и Б, причем секции 1 и 2 совмещены между собой внешними ступенями своих соответствующих звеньев 3 и 4

и соединены установочной зоной Б звена 2 со звеном 1 по его середине с образованием трех свободных концов с установочными зонами и Т-образного основания. Когда содержится четыре

звена 1, 2, 10 и 11, последние соединены аналогичным образом, но своими установочными зонами - последователъно: установочные зоны А звена 2 соединены с одними установочными зонами Б и Г звеньев 1 и 11 соответственно, которые своими другими установочными зонами Б и Г соединены с установочными зонами Б секции 10 соответственно. При этом образовано основание в виде ролика, в углах которого расположены установочные зоны для крепления элементов измерительных приборов, Причем одна пластина ступенчатого профиля одного звена например 2, в своей установочной зоне Б неподвижно закреплена, например .на станине 12, а пластина ступенчато го профиля другого звена 1 подвижно закреплена в своей установочной зоне А с возможностью перемещения в направлении, параллельном продольной геометрической оси пластины и промежуточного звена 5 посредством направляющей с движком 13 и ползуном 14, который размещен в пазу 15 кулисы 16 и ползуна 17, последний размещен в пазу 15 кулисы 16 и соединен с кулисой 18, причем кулиса 16 шарнирно закреплена на неподвижном конце звена 2 в его установочной зоне Б. Кулиса 16 является установочной частью элементов измерительных приборов, а именно множительного механизма, кулиса 18 установлена на направляющих 19 с возможностью перемещения параллельно оси Y.

Для изготовления элементов устройства широко используются следующие материалы: конструкционная сталь дюралюминий, латунь, бронза.

Термокомпенсирующее устройство работает следующим образом.

Все секции 1, 2, 10 и 11 имеют одинаковую конструкцию, поэтому ниже рассматривается только секция 1. Она состоит из пластины трехступенчатого профиля, жестко скрепленной своей установочной зоной А с секцией 2 в одной ее установочной зоне Б, пластины четырехступенчатого профиля, жестко соединенной своей установоч- 1ной зоной А с секцией 11 в одной ее установочной зоне Г, промежуточного звена 5 в виде пластины, жестко соединенной своими торцами с торцами концов 6 и 7 пластин 3 и 4 соответ- ственно.

Компенсация температурной погрешности относительного положения установочных зон А, Б, В и Г, в которых

расположены зеркала преобразователя, основана на следующем.

Очевидно, что при принятых обозначениях размеров пластин

1 1

ч (О

10

При изменении температуры размеры пластин изменяются и их удлинения будут соответственно равны:

й

, 1 , /31 2

15

Л1- 1

y3at,

а общее удлинение расстояния 1

Д1 /JI1 + Д1г - Д13 или на основании (1): Al, 1, rf,dt + 12

IjCfjdt

(2)

Для того, чтобы расстояние 1 не изменялось при любом изменении температуры в уравнении (2), правую часть приравниваем к нулю, тогда

о,

1 . /, + 12 d-i

(3)

+

Таким образом,при соблюдении условий, выраженных уравнениями (1) и (3), расстояния между зеркалами контура лазерного преобразователя, а следовательно, и площадь, ограниченная контуром, практически не будет зависеть от изменений температуры. Термокомпенсирующее устройство работает слудеющим образом.

При изменении температуры длины

секций 1, 2 и 10 изменяются. Так как секция 10 скреплена с противоположными концами секций 1 и 2, то изменение ее длины будет иметь противоположный изменению длин секций

50

1 и 2 знак. При длине секции 10

- ij L L

3

где 1

и 2

а(, ,di , o(j длины секций 1 соответственно; коэффициенты линейного расширения материалов

секций 1, 2 и 10 COOT-

ветственно,

базовая длина 1 термокомпенсационного устройства не изменится. Изменение расстояния между местами крепления секции 2 и салазок 20 не влияет на длину 1, так как при этом произойдет только относительное смещение вдоль секции 2 элементов направляющих 20 - 21, а длина 1 остается неизменной.

Поэтому во множительном механизме при изменении температуры расстояние между шарниром кулисы 16 и движком 13 будет постоянным. А так как погрешность воспроизведения величины при повороте кулисы 16 на угол 6 равна

S2

К

tg/i

и зависит от погрешности К, то предложенное термокомпенсирующее устройство позволяет практически исключить погрешности преобразования угла поворота /3 в величину Z.

На фиг.2 показано термокомпенсирующее устройство, выполненное в виде основания для кольцевого лазерног преобразователя угловых перемещений или угловой скорости с четырехугольным контуром.

Основание содержит четыре звена 1, 2, 10 и 11, скрепленных таким образом, что базовые точки А, Б, В, Г, определяющие положение зеркал (не показаны) по контуру четырехугольного лазерного преобразователя, расположены на секциях 1 и 10,

Формула изобретения

1. Термокомпенсирующее устройство для крепления элементов измерительных приборов, содержащее соединенные между собой с образованием многозвенной несущей секции и выполненные из материалов с разными коэффициентами температурных линейных расширений три параллельно размещенные между собрй компенсирующие звена, на одних концах двух из них размещены установочные зоны для крепления элементов измерительных, приборов, а третье, промежуточное звено, соединено своими противоположными концами с первыми двумя звеньями соответственно и

0

5

0

5

выполнено из материала с большим коэффициентом температурного линейного расширения, отличающее- с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения термокомпенсации линейных расширений в более широком диапазо- |не температур, оно снабжено дополнительными многозвенными несущими секциями, идентичными основной многозвенной несущей секции, два звена . каждой многозвенной несущей секции .- с установочными зонами выполнены в виде пластин ступенчатого профиля одинаковой длины из материалов с одинаковыми коэффициентами температурных линейных расширений, а промежуточное зтзС Ю - в вице пластины, длича ко гор ей меньше длины пластин первых двух звеньев, опиенткоован- ных своимч концами с уста ЮБОЧНЫМИ зонами s противоположных направлениях и обращенных ступенчатыми профилями своих пластин навстречу одно к другому с возможностью взаимного перекрытия их ступеней, причем пластина промежуточного звена расмеще- па между внутренними ступенями двух первых звеньев в зоне их перекрытия и жестко соединена с их противолежащими свободными концами, а многозвенные несущие секции совмещены между собой внешними ступенями своих соответствующих звеньев и жестко соединены в одних их установочных зонах с образованием основания с установочными зонами, расположенными на периферии основания,

40

2. Устройство по п. 1,

о т л и 5

0

5

тина ступенчатого профиля одной многозвенной несущей секции основания в своей другой установочной зоне неподвижно закреплена, а пластина ступенчатого профиля другой многозвенной несущей секции основания, смежн.ой с первой, подвижно закреплена в своей другой установочной зоне с возможностью перемещения в направлении, параллельном продольной геометрической оси пластины своего промежуточного звена,

3, Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что основание образовано многозвенными несущими секциями и имеет Т-образную форму, причем установочные зоны основания размещены на концах его нет-основание образовано четырьмя многовей.звенными несущими секциями и имеет

4. Устройство по пп. 1 и 2, форму рамы, причем установочные зоотличающееся тем, чтоны основания размещены в его углах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в лазерных преобразователях линейных и угловых перемещений, в счетно- решающих и других измерительных приборах в качестве термокомпенсирующего устройства для крепления элементов измерительных приборов. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения термокомпенсации линейных расширений в более широком диапазоне температур. Цель изобретения достигается за счет того, что основание образовано многозвенными несущими секциями 1,2,10,11 с установочными зонами для крепления между собой и крепления элементов, каждое из которых выполнено в виде трех звеньев, два из которых выполнены в виде пластин ступенчатого профиля из материалов с одинаковыми коэффициентами температурных линейных расширений, а третье звено - промежуточное расположено между внутренними ступенями двух звеньев в зоне их перекрытия, жестко соединено с ними и выполнено с меньшей длиной, чем длина звеньев, и из материала с большим коэффициентом температурного линейного расширения. Установочные зоны А,Б,В,Г для крепления элементов приборов размещены на периферии основания. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

/

А

/

-U

Фиг. 1

н

фиг. 2 -WE

56

фиг,

д-д