Устройство для крепления прецизионного датчика перемещения

Полезная модель относится к средствам крепления измерительного и контрольного оборудования  и может быть использована, в частности, для     настройки станков с числовым программным управлением (ЧПУ) при замене режущего инструмента. При контроле выбега режущего инструмента применяют дорогостоящие прецизионные трансформаторные датчики перемещения, при этом в процессе настройки станка с ЧПУ возможно повреждение головки трансформаторного датчика выбегающим инструментом, например, фрезой или сверлом.
Известно  устройство для крепления прибора, преимущественно датчика перемещения, на объекте, содержащее присоединенный к корпусу прибора фланец и поджимающее накидное кольцо с элементами крепления к объекту /RU46601, G21B 9/10, 2005/. Отличительной особенностью известного устройства является то, что фланец выполнен с равномерно расположенными по его периметру выступами и выемками, а поджимающее накидное кольцо снабжено ответными выступами и выемками, совпадающими с выступами и выемками фланца, при этом размеры выступов в плане меньше размеров выемок.  К недостаткам известного устройства можно отнести то, что оно не может быть использовано для крепления прецизионного датчика, а также то, что в его конструкции не предусмотрена защита датчика от грубого механического воздействия, а также защита от электромагнитных полей.
Известно устройство для крепления прибора на панели, содержащее кронштейн в виде струбцины, охватывающей прибор и стяжной винт /RU577710, H05K 7/00, 1977/. Отличительной особенностью известного устройства является то, что  струбцина снабжена упругими лапками, образующими с поверхностью прибора острый угол, обеспечивающий возможность механического взаимодействия каждой из лапок с корпусом прибора при вращении стяжного винта.   К недостаткам  данной конструкции необходимо отнести то, что также не не предусмотрена защита датчика, как от грубого механического воздействия, так и от электромагнитных полей.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству является устройство для крепления прецизионных приборов, содержащее основание с резьбовыми отверстиями с правой и левой резьбой, чётное число сухарей и винты, соответственно с правой и левой резьбой, общее число которых равно числу сухарей, а число одного вида равно числу другого вида. Направление резьбы каждого из двух отверстий, ближайших к любому выполнено с противоположным направлением резьбы отверстия /RU1704166, G12B 9/10, 1992/. Данное техническое решение выбрано за прототип.  Конструкция прототипа позволяет точно позиционировать датчик, однако не предусматривает защиту чувствительной головки датчика от механических повреждений, а сам  датчик от  электромагнитных излучений.
Техническая проблема заключается в создании  устройства для крепления прецизионного датчика перемещения, лишённого указанного недостатка. Технический результат заключается в повышении надежности за счет защиты датчика от механических повреждений и от электромагнитных излучений.
Для решения технической проблемы, а также для достижения технического результата предлагается    устройство для крепления прецизионного датчика перемещения, содержащее основание и средства удержания датчика на основании. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что основание выполнено полым, закрыто   в верхней части крышкой с центральным отверстием, а средства удержания датчика на основании представляют собой две втулки, первая,   из которых предназначена для размещения в ней корпуса датчика перемещения, выполнена разрезной и расположена внутри второй металлической втулки, изготовленной с тремя резьбовыми отверстиями на цилиндрической стенке с размещённым в каждом из резьбовых отверстий стопорным винтом.  При этом крышка оснащена, по меньшей мере, одним пружинным  фиксатором  рабочего положения второй втулки в центральном отверстии крышки, а на наружной поверхности второй втулки выполнено, по меньшей мере, одно углубление для контакта с фиксатором положения.
Первая втулка может быть выполнена  из  полимерного материала или из металла.
Дополнительно предлагается пружинный фиксатор положения  выполнить шариковым.
Дополнительно   предлагается в верхней части втулок выполнить проточку для размещения впотай головки чувствительного элемента датчика перемещения.
Также дополнительно предлагается основание выполнить в виде вертикально установленного патрубка.
В частном случае углубление для контакта с фиксатором положения может быть выполнено  в виде конического глухого отверстия или в виде кольцевой проточки.
Желательно полость основания   выполнить с возможностью размещения в ней вторичной измерительной аппаратуры.
Выполнение устройства для крепления прецизионного датчика перемещения с указанными признаками позволяет, с одной стороны, разместить трансформаторный датчик внутри полого металлического основания и тем самым защитить корпус датчика от механических воздействий и от воздействия электромагнитных полей, а с другой стороны, обеспечить защиту чувствительной головки датчика от механической поломки в случае большого «выбега» инструмента и сверхнормативного хода головки датчика.  Кроме того, конструкция устройства позволяет точно закрепить датчик, не «пережимая» корпус излишними механическими усилиями.  Таким образом, достигается технический результат.
На фиг. 1 показан вертикальный разрез заявляемого устройства, на фиг. 2 представлено поперечное сечение устройства по стопорным винтам, на фиг. 3 показано поперечное сечение устройства по пружинным фиксаторам, на фиг. 4 показан продольный разрез второй втулки, на  фиг. 5 и 6 — её поперечные сечения, где 1 -  полое основание, 2 -  крышка, 3 - первая (разрезная) втулка, 4 - датчик перемещения, 5 -  вторая  втулка, 6 -  стопорный винт, 7 -  пружинный  фиксатор,  8 — резьбовое отверстие, 9 — углубление для контакта с фиксатором положения, 10 — проточка для размещения головки датчика перемещения, 11 — вторичная аппаратура.
Устройство работает следующим образом. Датчик 4 крепят в разрезной втулке 3, которая выполнена из полимерных материалов и обеспечивает защиту от передавливания, а так же дополнительную изоляцию от воздействия металлических частей крепления. Разрезную втулку 3 вставляют во вторую втулку 5 и  стопорят с тарированным усилием давления при помощи стопорных винтов 6. Затем собранный узел, состоящий из датчика 4 и втулок 3 и 5 вставляют в центральное отверстие крышки 2 и фиксируют при помощи пружинных фиксаторов 7, которые контактируют с углублениями 9.  В верхней части второй втулки 5 имеется проточка 10, в которой возможно размещение впотай   головки датчика 4 при выходе из диапазона измерений. Под понятием «впотай» в данной заявке понимается   такое положение головки датчика, при котором в полностью надавленном положении головка датчика находится заподлицо с торцем втулки 5.  Усилие сжатия пружин фиксаторов 7 подобрано таки образом, что бы в штатном режиме работы датчика удерживать обе втулки.  При нормальном режиме работы датчика  4 его измерительная головка свободно перемещается над поверхностью торца втулки 5. При выходе за диапазон измерений, т.е. в положении при котором дальнейшее надавливание на датчик может привести к его деформации, головка датчика полностью (заподлицо) входит в проточку 10. В случае если давление продолжается нагрузка передается на пружинный фиксатор 7 либо непосредственно через втулку 5, либо через внутреннюю поверхность головки датчика. При превышении заданного усилия нажатия на датчик шарики пружинного  фиксатора положения 7  отодвигаются и  втулки 3 и 5 вместе с датчиком 4  «проваливаются» на расстояние, значительно превышающее исходный диапазон измерений. Это предохраняет датчик 4 от поломки и не приводит к поломке  всего узла.  После восстановления  правильного выбега инструмента втулки 3 и 5 совместно с датчиком 4 можно легко вернуть в рабочее положение, при этом пружинные фиксаторы  7  входят в контакт с  углублениями 9 с характерным щелчком.