ИНДУКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для преобразования линейных перемещений в электрический сигнал.
Известен индуктивный дифференциальный преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, магнитную систему с катушками индуктивности и якорем, жестко связанным с измерительным штоком, направляющее устройство на упругих элементах, связанное с измерительным штоком, Белкин И.М. Средство линейно-угловых измерений. М.: Машиностроение, 1987. Рис.5. С.348-351.
Этот преобразователь имеет большие диаметральные габариты при малом диапазоне работы.
Известен индуктивный датчик размеров, содержащий корпус, ферромагнитные стаканы с размещенными в них катушками индуктивности, измерительный шток в направляющих и ферромагнитный якорь, жестко связанных с измерительным штоком, SU №1027504 A1, G 01 B 7/00, 1983.07.07.
Корпус этого датчика выполнен монолитным, имеет сложную конструкцию - разные диаметральные размеры направляющих и магнитопровода, что усложняет крепление датчика в стандартных стойках.
Известен дифференциальный индуктивный датчик перемещений, содержащий четыре соосно установленных неподвижных ферромагнитных сердечника с обмотками, размещенные на соответствующих сердечниках, два
ферромагнитных якоря, установленных с возможностью линейного перемещения, и измерительные штоки, присоединенные к соответствующим якорям, RU №2017059 C1, G 01 B 7/00, 1994.07.30.
Недостатком этого датчика является сложность конструкции и большие габариты.
Известно устройство для измерения линейных перемещений, включающее индуктивный преобразователь, содержащий корпус, направляющие на упругих элементах с измерительным штоком, якорь, жестко связанный с измерительным штоком, сердечники с катушками индуктивности, RU №2245512 C1, GO №7/00,2005.01.27.
Индуктивный преобразователь перемещений известного устройства, обладает высокой точностью, но он обеспечивает малый диапазон измерений, а наличие упругих направляющих определяет большие диаметральные размеры.
Известен индуктивный щуп, содержащий корпус, измерительный шток, катушки индуктивности, якорь, связанный со штоком, выходной кабель с зажимным устройством. Проспект фирмы «Mahr». Производственная измерительная техника. Ручные средства измерений, 1998. С.4-15---4-17.
Известный индуктивный щуп при малом наружном диаметре имеет монолитный корпус и большие габариты.
Известен индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, направляющее устройство с измерительным штоком, антиротационным устройством, сепаратором и шариками, якорь с кольцевым ферромагнитом, жестко связанный с измерительным штоком, и катушки индуктивности, расположенные в сердечниках. Проспект фирмы «TESA» Измерительные системы для обеспечения качества ISO 9001, 2003. С.L-4, L-5.
Данное техническое решение принято за прототип настоящей полезной модели.
Однако оно обладает недостатками.
Индуктивный преобразователь перемещений прототипа имеет монолитный корпус большого осевого размера, что усложняет его раздельную сборку и проверку работы направляющего устройства, а также проверку качества якоря и катушек индуктивности. Кроме того, антиротационное устройство включает размещенные на осях вращения ролики качения конической формы, что увеличивает его габариты.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей снизить габариты, упростить конструктивное выполнение отдельных узлов, улучшить сборку и проведение контрольных операций с направляющим устройством, якорем, катушками индуктивности и другими конструктивными элементам.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что индуктивный преобразователь перемещений содержит корпус, направляющее устройство с измерительным штоком, антиротационным устройством, сепаратором и шариками, якорь с кольцевым ферромагнитом, жестко связанный с измерительным штоком, и катушки индуктивности, расположенные в сердечниках.
Корпус выполнен составным из верхней и нижней частей, установленных соосно и жестко скрепленных между собой, с размещением в верхней части индуктивных катушек, а в нижней - направляющего устройства, антиротационное устройство которого выполнено в виде продольной канавки со сферической поверхностью, выполненной на измерительном штоке вдоль его оси, расположенной параллельно его цилиндрической образующей, и сопряженной сферической поверхностью, по крайней мере, с двумя
шариками, установленными в сепараторе, взаимодействующими, как с продольной канавкой, так и с внутренней цилиндрической поверхностью нижней части составного корпуса, при этом радиус сферической поверхности продольной канавки больше радиуса ее шариков, а радиус последних больше радиуса шариков собственно направляющего устройства.
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 индуктивный преобразователь перемещений в разрезе;
на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1.
Индуктивный преобразователь перемещений содержит:
Составной корпус 1,
- нижнюю часть (составного корпуса 1) 2,
- внутреннюю цилиндрическую поверхность (нижней части 2) 3,
- верхнюю часть (составного корпуса 1) 4,
- проточки (в нижней 2 и верхней 4 частях) 5,
- эпоксидные соединители (в проточках 5) 6. Направляющее устройство (в нижней части 2) 7,
- измерительный шток (в направляющем устройстве 7) 8,
- антиротационное устройство в виде продольной канавки со сферической поверхностью (на измерительном штоке 8) 9,
- наружную цилиндрическую поверхность (измерительного штока 8) 10,
- сепаратор (направляющего устройства 7) 11,
- шарики (в сепараторе 11, взаимодействующие с наружной цилиндрической поверхностью 10 измерительного штока 8 и внутренней цилиндрической поверхностью 3 нижней части 2 корпуса 1) 12,
- шарики (в сепараторе 11, взаимодействующие с продольной канавкой 9 и внутренней цилиндрической поверхностью 3 нижней части 2 корпуса 1) 13,
- измерительный наконечник (на измерительном штоке 8) 14.
Упругую защитную манжету (между нижней частью 2 и измерительным штоком 8) 15.
Якорь (в верхней части 4) 16,
- кольцевой ферромагнит (якоря 16) 17.
Катушку индуктивности (в верхней части 4) 18,
- сердечник (катушки индуктивности 18) 19.
Катушку индуктивности (в верхней части 4) 20,
- сердечник (катушки индуктивности 20) 21.
Замыкающую пружину 22.
Индуктивный преобразователь перемещений содержит составной корпус 1, направляющее устройство 7 с измерительным штоком 8, якорь 16 и катушки индуктивности 18 и 20.
Составной корпус 1 выполнен из верхней 4 и нижней 2 частей. В верхней 4 и нижней 2 частях имеются проточки 5. Верхняя 4 и нижняя 2 части установлены соосно и жестко скреплены между собой посредством, например, эпоксидных соединителей 6, размещенных в проточках 5, или, например, посредством плотной посадки (не рассмотрена).
В нижней части 2 составного корпуса 1 с внутренней цилиндрической поверхностью 3 размещено направляющее устройство 7. Направляющее устройство 7 включает измерительный
шток 8 с наружной цилиндрической поверхностью 10, сепаратор 11 с шариками 12. Шарики 12 взаимодействуют с наружной цилиндрической поверхностью 10 измерительного штока 8 и внутренней цилиндрической поверхностью 3 нижней части 2 корпуса 1.
Измерительный шток 8 снабжен измерительным наконечником 14 и сопряжен с замыкающей пружиной 22. Замыкающая пружина 22 обеспечивает прижим измерительного наконечника 14 к измеряемой детали. Между нижней частью 2 составного корпуса 1 и измерительным штоком 8 размещена упругая защитная манжета 15, защищающая направляющее устройство 7 от загрязнения.
На измерительном штоке 8 вдоль его оси выполнено антиротационное устройство в виде продольной канавки со сферической поверхностью 9. Продольная канавка 9 расположена параллельно цилиндрической образующей измерительного штока 8. В сепараторе 11 установлены, по крайней мере, два шарика 13. Шарики 13 сопряжены со сферической поверхностью продольной канавки 9. Шарики 13 взаимодействуют, как с продольной канавкой
9. так и внутренней цилиндрической поверхностью 3 нижней части 2 корпуса 1. Радиус сферической поверхности продольной канавки 9 больше радиуса шариков 13, что исключает заклинивание измерительного штока 8 при линейных перемещениях преобразователя. В свою очередь радиус шариков 13 больше радиуса шариков 12 направляющего устройства 7.
В верхней части 4 составного корпуса 1 размещены якорь 16 и катушки индуктивности 18 и 20. Якорь 16 выполнен с кольцевым ферромагнитом 17, соосно закреплен с измерительным штоком 8 и жестко связан с ним. Катушки индуктивности 18 и 20 расположены в сердечниках 19 и 21, соответственно.
Индуктивный преобразователь перемещений осуществляет измерения следующим образом.
Индуктивный преобразователь крепят в стандартных стойках за наружную поверхность составного корпуса 1.
Измерительный шток 8 перемещают относительно нижней части 2 составного корпуса 1, при этом, перемещение якоря 16 приводит к изменению индуктивности катушек 18 и 20 индуктивного преобразователя и далее в изменение электрического сигнала. Пропорциональный перемещению измерительного штока 8 с якорем 16 электрический сигнал поступает в устройство регистрации (не показано), где производится его обработка и выдача результата измерений перемещений.
Выполнение корпуса 1 составным и установка частей 2 и 4 соосно обеспечивает раздельное изготовление их, упрощает сборку и улучшает проведение контрольных операций с конструктивными элементами и узлами, расположенными в частях 2 и 4 составного корпуса 1. Наличие продольной канавки 9 на измерительном штоке 8, установка в сепараторе 11 двух шариков 13, сопряженных со сферической поверхностью продольной канавки 9, взаимодействие шариков 13 с внутренней цилиндрической поверхностью 3 нижней части 2 составного корпуса 1, являющейся общей и для взаимодействия шариков 12 направляющего устройства 7, упрощает выполнение этих конструктивных узлов и снижает радиальные размеры преобразователя.
Предложенный индуктивный преобразователь перемещений изготовлен промышленным способом на заводе «ИЗМЕРОН», что подтверждают испытания опытной партии, и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».