УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для контроля линейных размеров металлических профилей, перемещений различных исполнительных механизмов, измерения прогибов строительных конструкций, при деформации эксплуатируемых изделий.
Известен прогибомер, содержащий приводной механизм с гибкой тягой, соединенной с объектом измерения, индуктивный датчик, закрепленный на приводном механизме, и регистрирующую аппаратуру, размещенную в операторской, SU №823482 A1, E01C 23/07, 23.04.1981.
Диапазон работы этого устройства ограничен диапазоном работы индуктивного датчика, который составляет единицы миллиметров, что снижает его эксплуатационные возможности.
Известен преобразователь линейных перемещений, содержащий измеритель перемещений, регистрирующее устройство, передаточный механизм, включающий тяговый элемент, взаимодействующий с объектом измерения, SU №926145 A1, E01C 23/07, 07.05.1982.
В известном преобразователе линейных перемещений величина измерения фиксируется регистрирующим приспособлением и результаты измерений обрабатываются математическим расчетом, что усложняет процесс измерения и получения результатов перемещения и прогиба конструкций.
Известен измерительный преобразователь угла, выполненный в виде магнитного преобразователя угла, RU №72320 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.
Известный преобразователь может быть использован в составе устройства для измерения линейных перемещений.
Известен прогибомер, включающий составной корпус, содержащий лицевую и заднюю стенки, с размешенными в нем измерителем перемещений с поворотной осью вращения, установленной в подшипниках, источником питания и регистрирующим устройством в виде платы обработки с дисплеем и кнопками управления, размещенными на лицевой стенке составного корпуса, трос с прикрепленным к нему замыкающим элементом в виде гири, взаимодействующий с объектом измерений, и шкив, размещенный со стороны задней стенки составного корпуса и охватываемый тросом, RU №58554 U1, E01C 23/07, 27.11. 2006.
В указанном устройстве линейные перемещения троса преобразуются в электрический сигнал.
Трос в известном устройстве конструктивно не входит в объем преобразователя перемещений, это снижает компактность конструкции, а наличие гири в устройстве дополнительно увеличивает его массу и габариты.
Известно использование в конструктивных элементах проеобразователей перемещений кулачка в виде торцового кулачка, Справочник конструктора точного приборостроения под редакцией К.Н.Явленского, Ленинград, «Машиностроение» 1989 г., С.244-245 рис.5.13, ж.
Известен электронный прогибомер, содержащий измеритель перемещений в виде фотоэлектрического преобразователя угла и регистрирующее устройство, размещенные в одном корпусе, передаточный механизм, включающий тяговый элемент в виде троса, взаимодействующий с объектом измерения, RU №58555 U1, E01C 23/07, G01B 7/00, Н03М 1/00, 27.11.2006.
Известен электронный прогибомер, включающий составной корпус с отверстием в наружной стенке, измерительный преобразователь угла с поворотной осью вращения, размещенный в корпусе, шкив, сопряженный с осью вращения, подшипниковый узел, спиральную пружину, плоскость размещения которой перпендикулярна поворотной оси вращения и трос, проходящий через отверстие и взаимодействующий с объектом измерения, связанный одним концом со шкивом и имеющий на другом конце зацеп для крепления к объекту измерения, RU №60203 U1, G01B 7/00, Н03М 1/00, 10.01.2007.
В известном устройстве намоточная катушка расположена на оси измерительного преобразователя, а при намотке троса на катушку с каждым новым рядом намотки увеличивается диаметр, на который наматывается трос, что приводит к различным измерениям длины троса и снижает точность измерений тем больше, чем больше рядов троса уложено на катушке.
Кроме того, диапазон измерений в таком устройстве определяется длиной троса, который ограничен емкостью намоточной катушки и габаритами устройства, что снижает его эксплуатационные возможности.
Известен прогибомер, содержащий корпус, выполненный составным, с лицевой и задней стенками, поворотную ось вращения, установленную в подшипниках, размещенных на задней стенке корпуса, шкив, установленный на поворотной оси вращения, расположенный вне корпуса и охватываемый тросом с замыкающим элементом, измеритель перемещений в виде преобразователя со встроенной муфтой и полым валом, размещенный в корпусе, закрепленный на цилиндрическом выступе и связанный с поворотной осью вращения, источник внутреннего питания, разъемы внешнего питания и связи с персональным компьютером, регистрирующее устройство, RU №61727 U1, E01C 23/07, 10.03.2007.
Известен преобразователь линейных перемещений, включающий, составной корпус, в котором установлена защитная манжета и выполнена внутренняя стенка, измерительный преобразователь угла со шкивом, закрепленный на внутренней стенке, намоточное устройство, содержащее намоточную катушку, подшипниковый узел, вал с поворотной осью вращения, спиральную плоскую пружину, закрепленное на внутренней стенке, и трос для кинематической связи шкива с намоточной катушкой, сопряженный с защитной манжетой и выполненный с зацепом на его конце для связи с объектом измерений, RU №92174 U1, G01B 7/00, Н03М 1/00, 10.03.2010.
Данное техническое решение принято за ближайший аналог настоящей полезной модели.
В известном устройстве ближайшего аналога при работе трос на намоточную катушку укладывается беспорядочно, при этом снижается емкость намоточного устройства, что приводит к уменьшению диапазона работы устройства и ограничению его эксплуатационных возможностей.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей увеличить диапазон работы устройства, повысить и расширить его эксплуатационные возможности.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в увеличении плотности укладки троса в намоточном устройстве за счет того что, на торце намоточной катушки со стороны внутренней стенки выполнен торцовый кулачок, который взаимодействует с дополнительно введенным роликом, расположенным на внутренней стенке корпуса, и за счет введения в намоточное устройство направляющей шпонки, взаимодействующей с пазом, который выполнен во внутреннем отверстии намоточной катушки, обеспечивающий ее возвратно-поступательное перемещение для укладки троса.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что устройство для измерения линейных перемещений включает составной корпус, в котором установлена защитная манжета и выполнена внутренняя стенка, измерительный преобразователь угла со шкивом, закрепленный на внутренней стенке, намоточное устройство, закрепленное на внутренней стенке и содержащее намоточную катушку, подшипниковый узел, вал с поворотной осью вращения, спиральную плоскую пружину, и трос для кинематической связи шкива с намоточной катушкой, сопряженный с защитной манжетой и выполненный с зацепом на его конце для связи с объектом измерений.
Между шкивом и намоточной катушкой на внутренней стенке составного корпуса закреплен кронштейн. Кронштейн выполнен с направляющей для троса. Направляющая для троса расположена соосно с защитной манжетой.
На намоточной катушке со стороны внутренней стенки выполнен торцовый кулачок. Торцовый кулачок имеет возможность контактирования с дополнительно введенным роликом. Ролик расположен на внутренней стенке и выполнен с осью пересекающей намоточное устройство и расположен перпендикулярно оси намоточного устройства.
Во внутреннем отверстии намоточной катушки намоточного устройства выполнен продольный паз для направляющей шпонки. Направляющая шпонка закреплена на валу. Коаксиально валу установлена замыкающая пружина для постоянного контакта торцового кулачка с роликом.
Кроме того, направляющая для троса в кронштейне имеет сферическую форму.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - устройство для измерения линейных перемещений, разрез;
на фиг.2 - намоточное устройство, разрез;
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.4 - узел Б на фиг.1;
на фиг.5 - узел В на фиг.1.
Устройство для измерения линейных перемещений содержит:
Составной корпус - 1,
внутреннюю стенку (в корпусе 1) - 2.
Измерительный преобразователь угла (закреплен на стенке 2) - 3,
вал с поворотной осью вращения (преобразователя 3) - 4,
шкив (на валу 4) - 5.
Намоточное устройство (закреплено на стенке 2) - 6.
Подшипниковый узел (устройства 6) - 7,
вал с поворотной осью вращения (узла 7) - 8,
направляющую шпонку (на валу 8) - 9.
Намоточную катушку (устройства 6) - 10,
торцовый кулачок (на катушке 10) - 11,
внутреннее отверстие (в катушке 10) - 12,
паз (в отверстии 12 для шпонки 9) - 13.
Спиральную плоскую пружину (устройства 6) - 14.
Ролик (контактирующий с кулачком 11, закреплен на стенке 2) - 15.
Замыкающую пружину (устройства 6) - 16.
Кронштейн (между шкивом 5 и катушкой 10, закреплен на стенке 2) -17,
направляющую (в кронштейне 17) - 18.
Трос (для шкива 5 и катушки 10) - 19,
зацеп (на тросе 19) - 20.
Защитную манжету (в корпусе 1 для троса 19) - 21.
Объект измерений 22.
Устройство для измерения линейных перемещений включает составной корпус 1, измерительный преобразователь угла 3 со шкивом 5 на валу 4, намоточное устройство 6 с подшипниковым узлом 7 на валу 8 с поворотной осью вращения, с намоточной катушкой 10, со спиральной плоской пружиной 14, с замыкающей пружиной 16 и трос 19, который охватывает шкив 5.
Внутри составного корпуса 1 выполнена внутренняя стенка 2, на которой закреплен измерительный преобразователь угла 3, намоточное устройство 6, кронштейн 17.
Кронштейн 17 установлен между шкивом 5 и намоточной катушкой 10 и выполнен с направляющей 18 для троса 19. Направляющая 18 расположена соосно с защитной манжетой 21. Защитная манжета 21 установлена в корпусе 1.
Направляющая 18, контактирующая с тосом 19, имеет сферическую форму.
На намоточной катушке 10 со стороны внутренней стенки 2 выполнен торцовый кулачок 11, который имеет возможность контактирования с дополнительно введенным роликом 15. Ролик 15 расположен на внутренней стенке 2 и выполнен с осью пересекающей намоточное устройство 6 и расположенной перпендикулярно оси намоточного устройства 6.
Во внутреннем отверстии 12 намоточной катушки 10 выполнен продольный паз 13 для направляющей шпонки 9, закрепленной на валу 8. Коаксиально валу 8 установлена замыкающая пружина 16, обеспечивающая постоянный контакт торцового кулачка 11 с роликом 15.
Шкив 5 кинематически связан посредством троса 19 с намоточной катушкой 10.
Трос 19 сопряжен с защитной манжетой 21 и выполнен с зацепом 20 на его конце для связи с объектом измерений 22.
Для обеспечения электропитания измерительного преобразователя угла 3 и связи с регистрирующим устройством, например с компьютером (не показан) служит разъем (показан условно).
Устройство для измерения линейных перемещений осуществляет измерение следующим образом.
Корпус 1 преобразователя линейных перемещений закрепляют неподвижно относительно объекта измерений 22. Конец троса 19 посредством зацепа 20 закрепляют на объекте измерений 22 и подключают преобразователь линейных перемещений к источнику электропитания и регистрирующему устройству (не показано). Натяжение троса 19 при закреплении его на объекте измерений 22 обеспечивается спиральной плоской пружиной 14.
При перемещении объекта измерений 22 положение конца троса 19, закрепленного на объекте измерений 22 изменяется, при этом он проходит в отверстие направляющей 18 кронштейна 17, наматывается на намоточную катушку 10 и одновременно укладывается на ней. Операция укладки троса 19 производится за счет наличия на катушке 10 торцового кулачка 11, который контактирует с роликом 15. При этом при повороте катушки 10 она поворачивается и одновременно возвратно-поступательно перемещается вдоль направляющей шпонки 9, установленной вдоль оси вала 8, что и приводит к укладке троса 19 на намоточной катушке 10.
Поскольку трос 19 охватывает шкив 5, то это приводит к угловому повороту шкива 5 вместе с валом 4 измерительного преобразователя угла 3, который преобразует угловые перемещения вала 4 в электрический сигнал (пропорциональный) соответствующий величине этого поворота. Информация о перемещении объекта 22 через разъем связи и передачи информации передается в регистрирующее устройство (не показано).
Обеспечение плотной укладки троса 19 на намоточной катушке 10, за счет ведения в намоточное устройство 6 направляющей шпонки 9, взаимодействующей с пазом 13, который выполнен во внутреннем отверстии 12 намоточной катушки 10 и способствующей возвратно-поступательному перемещению ее при укладке троса 19 позволяет увеличить диапазон работы устройства и расширить его эксплуатационные возможности.
Наличие торцового кулачка 11 на торце намоточной катушки 10 со стороны внутренней стенки 2 корпуса 1, снабжение устройства роликом 15, расположенным на внутренней стенке 2, взаимодействующим с торцовым кулачком 11, установка замыкающей пружины 16, обеспечивающей контакт ролика 15 с торцовым кулачком 11, обеспечивают плотную укладку троса 19 на намоточную катушку 10 и тем самым повышают емкость намоточной катушки 10, что также обеспечивает увеличение диапазона работы устройства.
Расположение направляющей шпонки 9 параллельно оси вала 8 намоточного устройства 6 и обеспечение ее взаимодействия с пазом 13 намоточной катушки 10 обеспечивает при ее вращении одновременно возвратно-поступательные перемещения намоточной катушки 10 вдоль оси вала 8 намоточного устройства 6 и укладку троса 19 на намоточную катушку 10 во всем диапазоне ее прямолинейных перемещений, что расширяет эксплуатационные возможности устройства.
Снабжение устройства кронштейном 17 с направляющей 18 для троса 19, расположенным между шкивом 5 и намоточной катушкой 10 обеспечивает строгую ориентацию троса 19 относительно защитной манжеты 21 при охвате им шкива 5 на вале 4 измерительного преобразователя 3, тем самым обеспечиваются одинаковые отсчеты перемещения троса при каждом обороте шкива 5, что обеспечивает воспроизводимость показаний и надежность преобразователя.
Закрепление кронштейна 17 на внутренней стенке 2 корпуса 1 упрощает соосную установку защитной манжеты 21 и направляющей 18 кронштейна 17, которых объединяет общий корпус 1, и обеспечивает удобство сборки устройства, а выполнение направляющей 18 кронштейна 17 сферической формы уменьшает трение и возможность заклинивания троса 19 в направляющей 18, что повышает эксплуатационные возможности устройства.
Предложенное устройство для измерения линейных перемещений изготовлено промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», с его помощью производят контроль длин точных линейных шкал и металлических профилей для оптоэлектронных линейных преобразователей для станкостроения и машиностроения, а также производят измерение деформаций строительной конструкции, в котором установлено крупногабаритное технологическое оборудование, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».