Позиционный бесконтактный переключатель Советский патент 1992 года по МПК G01B11/00 H01H19/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве датчика при выдаче команд исполнительным устройствам механизмов гибких производственных систем, преимущественно для фиксации печатной или толстопленочной платы на технологической операции обработки или контроля.

Известен бесконтактный электрический переключатель, содержащий управляющий элемент, при механическом перемещении которого происходит прерывание или возобновление света от источника света к приемнику света, расположенных по обе

стороны от плоскости движения управляющего элемента.

Недостатком устройства является низкая помехозащищенность, обусловленная тем, что источник света и приемник света установлены в устройстве и имеется проводная связь между приемником света и усилителем его сигнала.

Известен позиционный переключатель, у которого переключение на каждой позиции осуществляется бесконтактным способом с применением оптоэлектронных элементов: источник света (светодиод) и приемники света (фотодиоды) расположены в корпусе переключателя и имеют оптиXJ

ГО

о

ттЛ

О

ческую СВЯЗУ посредством световода, при угловом перемещении которого формируются управляющие сигналы.

Недостатками данного устройства являются низкая помехозащищенность, обусловленная наличием проводной связи между приемниками света и усилителем их сигналов, а также довольно сложная конструкция регулировки (юстировки) положения приемников света, относительно перемещающегося световода в осевом и радиальном направлениях.

Известен фотоэлектрический датчик перемещений, содержащий два светодиодз, два фотодиода, работающие в качестве све- топриемников. шторку с двумя прорезями, расположенную между свстодиодами и фотодиодами и регулирующую уровень засветки фотодиодов. Недостатком устройства является то, что оно имеет выходной аналоговый сигнал, пропорциональный перемещению шторки, а не цифровой сигнал, что затрудняет его использование в цифровых системах управления без специальных преобразователей (аналого-цифровых преобразователей).

Наиболее близким к изобретению является фотоэлектрический датчик угловых перемещений, содержащий источник света и фотоприемник, имеющие оптическую связь посредством световодов, идущих от источника света (осветителя) к фотоприемнику, причем, входные торцы передающих световодов собраны в жгут и оптически связаны с осветителем, а выходные терцы этих све товодов имеют оптическую связь с входными горцами световодов, идущих к фотоприемнику.

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции, вызванная необходимостью юстировки положения перемещаемых светопроводов, а также то, что оно имеет аналоговый выходной сигнал, для преобразования которого в цифровую форму необходимо иметь аналого-цифровой преобразователь (АЦП), что усложняет схему, вносит дополнительные погрешности, обусловленные квантованием сигнала в АЦП и не позволяет использовать это yci- ройство в целях сигнализации положения штока, удерживающего, в частности, печатную плату на позиции контроля.

Целью изобретения является повышение надежности работы и повышение помехозащищенности бесконтактного позиционного переключателя.

Для этого переключатель снабжен дополнительными приемниками излучения по числу приемных световодов и флажком с отверстиями, выполненными соответственно выходному коду. При этом выходные торцы передающих световодов жестко закреплены в корпусе соосно со входными торцами приемных световодов Выходные

торцы приемных световодов соответственно связаны с приемниками излучения, флажок скреплен со штоком и размещен между сопряженными торцами передающих и приемных световодов гак, что отверстия флаж0 ка расположены соосно общим осям световодов. Причем количество приемных световодов равно количеству передающих световодов и соответствует разрядности выходного кода переключателя. Кодопреде5 ляется числом и взаимным расположением отверстий флажка

Введение фллжка с отверстиями, выполненными соответственно выходному коду, соосными торцам передающих и

0 приемных световодов, является существенным отличительным признаком от прототипа, так как обеспечивает надежность обработки заданного кода путем получения максимального сигнала по каждому каналу

5 при расположении отверстий флажка между торцами световодов. Это значительно повышает надежность работы устройства, так как позволяет получить достоверный цифровой сигнал, однозначно определяющий

0 положение штока при фиксации платы, независимо от фактических размеров платы, изменения допусков в процессе работы и т.д., так как диаметр отверстия флагска больше диаметра приемного и передающего

5 световода на величину допуска размера платы и возможных люфтов. Кроме того, применение съемного флажка позволяет изменить выходной код переключателя, что особенно важно при использовании в одной

О установке нескольких переключателей.

С целью повышения помехозащищенности бесконтактного позиционного переключателя приемники света (излучения) и источник соета расположены в одном корпу5 се с усилителем CHI налов приемников света. Усилитель имеет гнездо для подключения передающих и приемных световодов, что позволяет заменить проводную связь между приемниками света и усилителями по

0 каждому каналу на оптическую связь, резко повысить помехозащищенность устройства и увеличить отношение сигнал/шум

На фиг. 1 приводен переключатель; на фиг.2 - усилитель.

5 Переключатель содержит корпус 1, который встроен или механически сочленяется с корпусом 2 исполнительного механизма. Шток 3 имеет возможность перемещения в канале корпуса 1 совместно с ограничителем хода 4 и флажком 5

Флажок 5 закреплен в пазу штока 3 и имеет ряд отверстий, которые пропускают свет, идущий от источника света 6 по передающим световодам 7 к приемникам света 8 по приемным световодам 9. При этом, каждая пара световодов 7 и 9 установлена соосно в корпусе с противоположных сторон флажка 5, отверстия которого расположены соосно общим осям световодов.

Источник света (излучения) б и прием- ники света (излучения) 8 расположены в одном корпусе с усилителем 10, усиливающего электрические сигналы приемников излучения 8 и формирующего на выходе цифровой код, соответствующий положению штока 3. В зависимости от положения штока 3, а также числа и взаимного расположения отвер- сгий флажка 5, происходит засветка приемников излучения 8 по определенному алгоритму и формирование на выходе уси- лителя 10 выходного кода (ai, 32, аз...ап), имеющего разрядность, определяемую числом пар источник излучения - приемник излучения.

Оптическая связь между источником из- лучения 6 и приемниками излучения осуществляется передающими световодами 7 и приемными световодами 9.

Сигналы приемников излучения 8 усиливаются усилителем 10, который состоит из корпуса 12, крышки 13, платы 14, на которой установлены приемники излучения 8, многоканальный усилитель 15, источник излучения 6.

Приемные световоды 9 подключаются к корпусу 2 и фиксируются в нем таким образом, чтобы торец каждого световода был соосен с приемным окном своего приемника излучения 8.

Передающие световоды 7 подключаются к корпусу 12 и фиксируются в нем с противоположной стороны по отношению к подключенным приемным световодам 9. При этом торец каждого передающего световода 7 расположен параллельно излучающей поверхности источника излучения 6.

С целью эффективного экранирования, корпус 12 и крышка 13 выполнены металлическими.

Устройство работает следующим обра- зом.

Перемещение штока 3 совместно с ограничителем хода 4 и флажком 5 в направлении рабочего хода (справа-налево) осуществляется при воздействии на шток 3 усилия величиной F, создаваемого исполнительным механизмом, при этом пружина растягивается. Обратный ход штока 3 осуществляется после прекращения воздействия силы F (F 0) при сжатии пружины 11.

Переключатель имеет два фиксируемых положения (А - исходное положение, В - конечное положение), определяемых ходом штока 3 совместно с ограничителем хода 4 в крайних положениях А, В при работе на упор и несколько промежуточных положений Б, число которых определяется техническими требованиями и назначениями исполнительного механизма.

В промежуточных положениях Б шток находится только при воздействии на него усилия F при фиксации объекта (платы), препятствующего дальнейшему перемещению штока 3 в конечное положение В.

При наличии усилия F и отсутствии объекта шток 3 перемещается и занимает конечное положение В.

Число промежуточных положений Б штока 3 совместно с флажком 5 определяется габаритами объектов (плат), числом их типоразмеров.

Таким образом, при изменении положения штока 3 совместно с флажком 5, происходит засветка приемников излучения 8 (1,..п) и формирование на выходе усилителя 10 цифрового параллельного кода (ai...an ), однозначно определяющего положение штока 3 в исходном положении А, в промежуточных положениях Б (при фиксации объекта), в конечном положении В.

Цифровой код может быть изменен на другой, изменением числа отверстий и их взаимного расположения на флажке 5, в качестве которого возможно также применение стеклянного фотошаблона, имеющего ряд прозрачных штрихов различной ширины, расположенных по определенному алгоритму. Эффект от использования предложенного решения заключается в возможности автоматизации работы механизмов, в которых применено заявляемое устройство (для исключения ручных операций при работе).

Позиционный бесконтактный переключатель может быть использован в узлах механизмов гибкого автоматизированного производства для фиксации различных объектов, преимущественно, толстопленочных, печатных плат и других.

До фиксации объекта (платы), шток переключателя должен находиться в исходном положении А. При фиксации объекта, например, шток находится в положении Б, а при отсутствии объекта, если он по какой-либо причине не передан на рабочую позицию или не зафиксирован, шток под действием усилия F, формируемого исполнительным механизмом, перемещается в крайнее положение В и находится в нем. При этом усилитель формирует цифровой код, однозначно

определяющий положение штока механизма:} исходное положение, фиксация платы или наличие платы, фиксации платы нет или отсутствие платы.

Формула изобретения |1. Позиционный бесконтактный переключатель, содержащий корпус, шток, установленный в корпусе с возможностью перемещения, источник излучения, передающие световоды, входные торцы которых связаны с источником излучения, приемные световоды, входные торцы которых жестко закреплены в корпусе, приемник излучения с подключенным к его выходу усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен дополнительными приемниками излучения по

числу приемных световодов и флажком с отверстиями, выполненными соответственно приемному коду, выходные торцы передающих световодов жестко закреплены в корпусе соосно с входными торцами приемных световодов, выходные торцы приемных световодов соответственно связаны с приемниками излучения, флажок скреплен со штоком и размещен между сопряженными торцами передающих и приемных световодов так, что отверстия флажка расположены соосно с общими осями световодов.

2, Переключатель по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, приемники излучения расположены в одном корпусе с усилителем.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве датчика при выдаче команд исполнительным устройством механизмов гибких производственных систем, преимущественно для фиксации печатной или толстопленочной платы на технологической операции обработки или контроля. Цель - повышение надежности. Это достигается применением в переключателе двух крайних (фиксируемых) положений и нескольких промежуточных (нефиксируемых) положений штока, на котором расположен флажок, имеющий ряд отверстий, пропускающих свет от источника света к соответствующим приемникам света, расположенных вне переключателя, в усилителе w имеющих оптическую связь посредством световодов. В зависимости от положения штока происходит засветка приемников света по определенному алгоритму, определяемому числом и взаимным расположением отверстий флажка, что обеспечивает однозначность формирования цифрового кода ai, a2,...,an на выходе усилителя в зависимости от положения штока и возможность самодиагностики исправности цепей источник света - приемник света (например, при выходе из строя какого-либо фотодиода и т.д.). В качестве флажка возмож но применение стеклянного фотошаблона, имеющего ряд прозрачных штрихов, расположенных по определенному алгоритму. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

.JL.

« I

Г.1| 6

, -ILJJT

.JL.