Струйный кольцевой пневматический датчик Советский патент 1992 года по МПК F15C3/02 G01B13/12 

Изобретение относится к устройствам машиностроения, в частности к пневматическим устройствам (бесконтактным датчикам), предназначенным для контроля ориентации параллельности какого-либо устройства, снабженного струйным датчиком, относительно плоскости изделия.

Известны случайные датчики, например, струйный конечный выключатель типа СТ 135, а также струйный кольцевой датчик типа отражающий глаз, содержащие формирующее сопло, образованное корпусом и вставкой, и один выходной канал, расположенный внутри вставки.

Известные струйные датчики позволяют контролировать расстояние от датчика до плоскости изделия, но не прзво;)яют контролировать пространственную ориентацию датчика (перпендикулярность его оси) относительно плоскости изделия.

Недостатком таких датчиков является наличие одного выходного (измерительного) канала, давление в котором может изменяться как от расстояния датчика до плоскости изделия, так и от пространственной ориентации датчика (наклона его) относительно плоскости изделия.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является струйный датчик, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде корпуса и вставки, образующей с корпусом цилиндрический зазор, заканчивающийся кольцевым соплом, формирующим избыточное давление., и выходной канал, расположенный по оси вставки, для отбора измеряемого давления. Такой струйный датчик не позволяет контролировать пространственную ориентацию датчика относительно плоскости изделия, что составляет его недостаток.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей датчика путем обеспечения ориентации датчика относительно плоскости изделия.

Цель достигается тем, что в известный датчик, содержащий формирующее сопло с каналом питания, образованное корпусом и вставкой и один выходной канал, выполненный внутри вставки параллельно оси сопла. Внутри вставки выполненр дополнительно не менее одного выходного канала, входные отверстия всех выходных каналов расположены под равными радиальными углами, равно удалены от центральной оси датчика на расстояние не менее двух Диаметров входных отверстий и от среза сопла питание не менее одного диаметра входных отверстий

Датчик позволяет кроме контроля расстояния до поверхности изделия определять ориентацию относительно плоскости изделия, так как наличие двух сигналов в

частном случае (I степень свободы) и трех сигналов в общем случае определяет ориентацию датчика относительно плоскости изделия. Например, это достигается выполнением в датчике трех выходных каналов внутри вставки, входные отверстия которых расположены на торцовой поверхности вставки, равно удалены от ее центра и расположены под углом 120°.

На фиг. 1 изображен датчик с тремя

5 выходными каналами; на фиг. 2 - то же, с четырьмя выходными каналами; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг.2.

Датчик содержит корпус 1 и вставку 2,

0 которые образуют кольцевое сопло 3, формирующее давлению питания Рвх. Отбор давления для определения ориентации датчика относительно перпендикулярной оси 0-0 к плоскости изделия 4 производится по

5 каналам 5-7, приемные отверстия 8-10 которых равно удалены от центра вставки 2 и расположены под углом 120° вблизи формирующего сопла 3.

Измеряемые в приемных каналах 5-7

0 давления Pi, Р2 и Рз будут изменяться при отклонении ориентации датчика относительно оси 0-0 таким образом, что большему давлению будет соответствовать отклонение датчика в сторону соответствующего канала.

5 Так, например, если PI Р2 Рз. то это означает, что отклонение датчика произошло таким образом, что расстояния Si, 82 и Зз от соответствующих приемных отверстий 8,9 и 10 до плоскости детали 4 будет иметь

0 соотношение Si 82 Si (82 и Ss не обозначены).

Если PI Р2 РЗ Р, то это давление характеризует расстояние Si S2 Зз 3 от датчика до плоскости изделия 4, т.е. датчик

5 сориентирован осью 0-0 перпендикулярноплоскости изделия 4. При равенстве сигналов давлений в каналах расстояние S f (Р) и эта зависимость характеризует расстояние от датчика до плоскости изделия. Таким

0 образом, сравнение давлений в выходных каналах датчика характеризует ориентацию датчика в пространстве относительно плоскости изделия и расстояние до этой плоскости.

5 Датчик с четырьмя выходными каналами (фиг.2) имеет каналы 5-8, приемные от-. верстия 9-12 которых равно удалены от центра вставки 2 и расположены под углом 90° вблизи формирующего сопла 3. Таким образом происходит сравнение отбираемых

давлений Pi, Pz, Рз и Р4 и определяется отклонение ориентирования оси 0-0 и расстояния S от датчика до плоскости детали 4.

Оптимальным вариантом конструкции датчика является наличие трех выходных каналов (фиг.1), приемные отверстия которых равно удалены от центральной оси 0-0 и расположены под углом 120°.

Испытания различных макетов датчиков позволили выявить следующие конструктивные особенности.

Диаметр (D) кольцевого формирующего сопла 3 равен или больше 10 расстояний S от датчика до плоскости изделия, D S:10S. Это позволяет иметь на выходе сильные устойчивые пневматические сигналы со всех выходных каналов. Ширина щели формирующего сопла 3 - не менее 0,3 мм, а его сечение должно иметь площадь, не превосходящую площадь сечения выходного канала для подачи давления Рвх. Меньшая ширина щели трудна в изготовлении правильной геометрический формы формирующего сопла, а большая ведет к увеличению расхода воздуха.

Диаметры (d) приемных отверстий 8-10 выходных каналов - не менее 1 мм, а центры этих отверстий расположены на вставке датчика вблизи формирующего сопла 3 на расстоянии не ближе d. Уменьшение диаметра d усложняет изготовление датчика, а с увеличением d увеличиваются габариты датчика. Приближение приемных отверстий к формирующему соплу усиливает сигнал, а близкое их расположение усложняет изготовление датчика геометрически правильной формы. Приемные отверстия 8-10 должны быть удалены от оси датчика 0-0 на расстояние не менее 2d, но не ближе одного диаметра от сопла. Изменение приводит к уменьшению чувствительности датчика.

После изготовления датчика его следует отторировать над заведомо параллельной поверхностью изделия, так как различные неточности изготовления могут повлиять на показания давлений выхода Pi-Рз.

Все эти конструктивные параметры определены для упрощения изготовления датчика и могут изменяться в зависимости от решения поставленной задачи.

Таким образом, отверстия выходных каналов датчика должны быть равно удалены от его центральной оси 0-0 на расстояние не менее двух диаметров входных отверстий для увеличения чувствительности датчика и вблизи формирующего сопла на расстоянии от него в.один диаметр входного отверстия каналов для усиления пневматического сигнала и отсутствия влияния геометрической несимметрии при изготовлении датчика и расположены под равными радиальными углами, формирующее сопло должно охватывать входные отверстия выходных каналов датчика для создания зоны повышенного давления между изделием и датчиком, охватываемое истечением воздуха из формирующего сопла.

Датчик позволяет определять расстояния до плоскости индицируемого предмета, контролировать пространственную ориентацию предмета.

Формула изобретения

Струйный кольцевой пневматический датчик, содержащий кольцевое сопло питания, образованное корпусом и вставкой, и один выходной канал, выполненный внутри вставки параллельно оси сопла, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика путем обеспечения ориентации датчика относительно рабочей плоскости изделия, внутри вставки выполнено дополнительно не менее одно/о выходного канала, параллельного оси сопла, входные отверстия всех выходных каналов расположены под равными радиальными углами, равно удалены от центральной оси сопла на расстояние не менее двух диаметров входных отверстий и от среза сопла питания - не менее одного диаметра входных отверстий.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для контроля - ориентации параллельности датчикаотносительно изделия. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности ориентации датчика относительно рабочей плоскости изделия. Струйный кольцевой пневматический датчик, кольцевое сопло 3 питания которого образовано корпусом 1 и вставкой 2. Сопло 3 формирует давления питания РВХ. Внутри вставки выполнено не менее двух выходных каналов для приема сигналов давления, возникающих'между датчиком и изделием. По этим сигналам давления осуществляется определение расстояния от датчика до изделия и пространственная ориентация оси датчика 0-0 относительно рабочей плоскости изделия.4. Входные (приемные) отверстия 8-10 выходных каналов 5-7