Устройство для измерения перемещений Советский патент 1981 года по МПК G01B13/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано апя измерения больших перемещений. Известно устройство для измерения перемещений, соцержащее непоовижные датчики типа сопло-сопло, расположенный между соплами и установленный с возможностью перемещения нормально, их осям экран с рядом отверстий, размер d которых в направлении перемещения экрана равен или больше диаметра сопел, и соединенный с выходами датчиков узел отсчета flQ . Однако разрешающая способность известного устройства не выше размера отверстий в- экране и перемычек .между ними, а поскольку число отверстий и со ответсгвукицих датчиков ограничено из экономических соображений, чувствитель ность устройства при измерении больши перемещений невысока. Кроме того, при колебаниях экрана вдол линии измерения с амплитудой, превышающей диаметр сопед, возникают ложные сигналы, так как с помоцью каждого датчика в отдельности нельзя определить направление перемшцения. Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности устройства. Эта цель достигается тем, что устройство снабжено расположенными между д&гчиками и узлом отсчета осесимме ричнь1М шаговым механизмом с прецессионным движением, содержащим установленные на оси ведущую и ведомые шестерни с разным числом торцовых зубьев и размещенные параллельно оси, воздействующие на ведущую шестерню толкатели, приводимые в движение датчикамя, расстояние между датчиками равно E-t-mt, где -чувствительность устройства, t gfl - шаг отверстий в экране, 1ГП целое число, включая О, а п ..- число датчиков, , толкатели расположены в той же последовательности, что и прнвч дящие их в. движение датчики и с| б , при 3, а 3 Р при п х 6. При перемещении экрана в результате взаимодействия струй датчиков сопло-соп с перемычками между отверсгиями экрана сигналы в каждом из п датчиков уст.ройства возникают послеаоватвпьно и цик гачески повторяются. Смена сигнала в двух соседних датчиках совершается после каждого перемещения на величину , выбираемую из условия требуемой точности устройства и не зависящую от числа датчиков в нем. Шаг отверстий в экране вдоль направления перемещения п, размера отверстия в экране равен 2 или 3& , поэтому всегда на выходах не менее, чем двух датчиков устройства сигнал равен , а у остальных датчиков равен О. Чтобы последовательность сигналов от датчиков различалась не только периодон но и направлением обхода, число датчиков должно ,быть не менее трех. Тогда последовательность сигналов имеет свой знак (I, 2, 3 - при движении экрана в одном направлении и 3, 2, 1 при движении экрана в другом направлении), что исключает ложньге сигналы при возвратно-посту па тельных движениях экрана. На фиг, 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема расположения . толкателей в корпусе устройства (вид А) Устройство для измерения перемещени состоит из трех () датчиков 1, 2, 3 сопло-сопло, экрана 4 с перемычками 5 и отверстиями 6, котфые вместе с датчиками I, 2, 3 расположены вдоль напра ления измеряемого перемещения, обозначенного стрелкой. Питание напорных сопел датчиков осуществляется пЬ магистрали 7. Выходные каналы 8 датчиков 1, 2, 3 соединены магистралями 9 с толкателями 10, которые расположены в корп се 11 по окружности, параллельно друг другу. При перемещении толкатели 10 взаимодействуют с .ведущей шестерней. 1 зубчатой передачи. Шестерня 12 уста-.,. новлена в корпусе 11 на 13, Ведомая шестерня 14 находится в зач цеплении с шестерней 12 и установлена так, что ее ось параллельна осям толкателей 10 и проходит через шарнир 13, С шестерней 14 соединен валик IS, на котором закрепляют либо стрелку, либо сельсин или по,тенциометр, образующие узел отсчета. Экран 4 скрепив с объектом измерения (на чертеже не показан). Чтобы исключить ошибки при измерении перемещения в результате нарушения обкатывания шестерен суммарная сила, действующая со стороны толкателей на ведущую шестерню, не должна быть равна нулю. Кроме того силы.толкателей всегда должны быть приложены по одну сторону от мгновенной оси поворота ведущей шестерни, проходящей через ось шарнира перпендикулярно осям толкателей. Для удовлетворения этим требованиям размер с отверстий в экране не должен быть меньше 2, Тогда для наиболее неблагоприятного случая () это условие выполняется, а для случаев устройства с ширина прорези больше t позволяет уменьшить сигнал в единичном датчике или увеличить выходной .сигнал на преобразователе. Устройство работает следующим образом, В двух толкателях сигнал равен 1, а в одном - О, В положении, указанном на чертеже, сигнал 1 - в толкателях Ю датчиков 2, 3, а сигнал О - в толкателях 10 датчика 1. При перемещении экрана 4 в направлении стрелки сигнал О последовательно образуется в толкателяк 1О датчиков 3, 2, 1 (последовательность 3, 2,. 1). При перемещении экрана 4 в направлении, противоположном стрелке, сигнал О в толкателях изменяется в обратной последовательности (1, 2, 3). Шестерни 12 и 14 имеют торцы, зубья числом 2 и Zn, незначительно (на одиндва зуба) отличаются друг от друга, что обеспечивает вращение ведомой шестерни 14 при прецессионном движении шестерни и обкатывании по шестерне 12 под действием толкателей 10 датчиков I, 2,3. При этом зона зацепдания зубчатых колес перемещается вдоль делительной окружности шестерни 14, За один оборо-т шестерни 12 шестерн .14 повернется на шестерня угол, равный ЗбО, Для этого необходимо срабатывание всех И голкагелэй, поэтому минимальный угой поворота преобразователя, соответствующий срабатыванию одного толкателя и характеризующий чувствительность устройства, равен 360°. 1 Имея возможность свобошю назначать диаметр сопел, числа гн и и устройства можно подучить весьма высокую чувствительность устройства, а изменяя число п в устройстве, можно устройства с различными точностями сопласовьюатьсо шкалой преобразователей (на чертеже не показаны). 58 Угол поворота валика 15 служит мер перемещения объекта. ITocKoj&Ky размер q отверстия в экра не равен или больше (шаметра сопел (аи аметра струй), а чувствительность ус ройства t не зависит от чвстш оатчиков в устройстве, и постедующий цатчик от прецыдущего отстоит на расстояние в + m где m - любое целое, в том числе и от цательное число, то данное устройство б згвеличения числа датчике и снижения экс 1омичности устройства может иметь весьма выссжую точность, а также удобно для конструктивной компшовкн, т.е. ксжструктивно размещаются датчики в последовательности, на обязате1Ьно совпадающей с технологической последовательностью (как Д01ВКНЫ срабатывать). Таким образом, данное устройство при ограниченном количестве датчиков благодаря высокой чувсгонтельностн поз воляет измерять практически любые бол шие перемещения с любой точностью и высокой надежностью, поскольку в нем производится распознавание знака перемещения, и исключено образование ложных сигиалов. Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, со11е жшцее неподвижные датчики типа сопло-сопло, расположенный между соплами и устанем ленный с возможностью перемяцения нормально их осям экран с рядом отверстий, размер я которых, в направлении перемещения равен или больше диаметра сопел, и соединенный с выходами датчиков узел отсчета, отличающееся тем, что, с цегью повышения чувствите1ьности и надежности устройства, оно снабжено расположенным между датчиками и узлом отсчета осесимметричным шаговым механизмом с прецессионным движением, ср1юржащнм установленные на оси ведущую и ведомую шестерни с разным числом торцовых зубьев и размещенные паралле1ъно оси, воздействующие на ведущую шестерню, толкатели, .приводимые в движение датчиками, расстояние между которыми равно 2-+ mfe где t - чувствитея.ность устройства, Ь Рп - шаг отверстий в экране, щ-.иеяое число, включая О, а п - число .датчиков, , тоясатели расположены в той же послеповательности, что и приводящие их в датчики, , при бПТЗ, а 3, при . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Елемелех И. М., Сидоркин Ю. Р. Струйная автоматика, Лениздат, 1972, с. 17О, рис. 93 (прототип).