ИНДУКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для преобразования линейных перемещений в электрический сигнал.
Известно устройство для измерения линейных перемещений, включающее индуктивный преобразователь, содержащий корпус, направляющие, измерительный шток, якорь, жестко связанный с измерительным штоком, катушки, установленные в сердечниках, RU №2245512 C1, G 01 B 7/00, 2005.01.27.
Индуктивный преобразователь перемещений известного устройства обеспечивает малый диапазон измерений, что снижает возможности его широкого применения.
Известен индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, направляющее устройство с измерительным штоком, ферромагнитный якорь, катушки индуктивности и замыкающую пружину, RU №51199 U1, G 01 B 7/00, 2006.01.27.
Этот преобразователь обладает малым диапазоном работы, что снижает его эксплуатационные возможности.
Известен индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, измерительный наконечник, направляющее устройство на шариках, измерительный шток, антиротационное устройство, ферромагнитный якорь, катушки индуктивности и замыкающую пружину, RU №51197 U1, G 01 B 7/00, 2006.01.27.
При использовании известного индуктивного преобразователя перемещений измерение размеров производится по оси измерительного штока, а при консольном усилии на шток происходит перекос и заклинивание в направляющих, что не позволяет его использовать при измерениях в труднодоступных местах и снижает его эксплуатационные возможности.
Известен индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, направляющее устройство, измерительный шток, ограничитель хода измерительного штока, якорь с ферромагнитом, жестко связанный с измерительным штоком, катушки индуктивности расположенные в сердечниках, опорные элементы, один из которых связан с корпусом, а другой с измерительным штоком, замыкающую пружину, размещенную между опорными элементами, и измерительный наконечник, Проспект фирмы «TESA» Измерительные системы для обеспечения качества ISO 9001, 2003. С.L-4, L-33.
В известном индуктивном преобразователе перемещение измерительного наконечника осуществляется посредством шариковых направляющих, которые имеют хоть и малые, но люфты, а это снижает точность индуктивного преобразователя.
Известен индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, снабженный оправкой с катушками индуктивности, направляющее устройство со штоками, расположенными параллельно один относительно другого, и двумя шариковыми направляющими с шариковыми втулками, с размещенными в них циркулирующими шариками, установленными соосно и взаимодействующими с одним из штоков, каретку с ферромагнитным якорем и антиротационной втулкой, взаимодействующей с другим штоком, регулятор перемещений
каретки и замыкающую пружину, размещенную в отверстии корпуса, RU №2006112489/22, U1, G 01 D 7/00, решение о выдаче патента РФ на полезную модель от 19.05.06.
Этот индуктивный преобразователь перемещений сложен в изготовлении и имеет большие габариты.
Известен индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, механизм перемещений с подвижным штоком, ферромагнитный якорь, катушки индуктивности, поворотное устройство с осью вращения, включающее рычаг, кинематически соединенный с осью вращения, измерительный наконечник, закрепленный в держателе, и замыкающую пружину. Проспект фирмы «Mahr» «Производственная измерительная техника. Ручные измерительные средства». 1998, С 4-18.
Данное техническое решение принято за ближайший аналог настоящей полезной модели.
Однако оно обладает недостатками.
Индуктивный преобразователь ближайшего аналога выполняет высокоточные измерения с погрешностью менее 0,1 мкм. Конструкция такого преобразователя требует точного выполнения микрометренной пары механизма перемещений и наличия зазоровыбирающего устройства, исключающего люфты в кинематике преобразователя, как в осевом так и в радиальном направлениях, а отсутствие упругих направляющих элементов в механизме перемещений снижает точность измерений и усложняет конструкцию.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей упростить конструкцию, повысить точность измерений, улучшить и расширить эксплуатационные возможности.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что индуктивный преобразователь перемещений, содержит корпус, механизм перемещений с подвижным штоком, ферромагнитный якорь, катушки индуктивности, поворотное устройство с осью вращения, включающее рычаг, кинематически соединенный с осью вращения, измерительный наконечник, закрепленный в держателе, и замыкающую пружину.
Механизм перемещений выполнен в виде параллелограмма с неподвижным основанием, жестко связанным с корпусом, и содержит упругие элементы, одни концы которых закреплены на неподвижном основании, а другие - на подвижном штоке, который совмещен с ферромагнитным якорем, катушки индуктивности установлены на неподвижном основании, расположенном между ферромагнитным якорем и измерительным наконечником, держатель которого имеет вилкообразную форму и снабжен крепежным устройством для крепления его к оси вращения, а рычаг на одном конце имеет зажим для крепления на оси вращения, другой конец рычага кинематически связан с подвижным штоком, а кинематическое замыкание осуществляет замыкающая пружина, размещенная между рычагом и подвижным штоком, при этом плоскость максимальной податливости параллелограмма перпендикулярна оси вращения рычага.
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;
на фиг.3 - узел Б на фиг.1.
Индуктивный преобразователь перемещений содержит:
Корпус 1,
- элемент крепления (корпуса 1) 2.
Защитные крышки (на корпусе 1) 3.
Механизм перемещений в виде параллелограмма 4.
Неподвижное основание (параллелограмма 4) 5,
- катушку индуктивности (на неподвижном основании 5) 6,
- катушку индуктивности (на неподвижном основании 5) 7,
- выходной кабель (от катушек индуктивности 6 и 7) 8,
- механизм крепления (выходного кабеля 8) 9.
Подвижный шток (параллелограмма 4) 10,
- ферромагнитный якорь (совмещен с подвижным штоком 10) 11.
Упругие элементы (параллелограмма 4) 12,
- накладки (на упругие элементы 12 на неподвижном основании 5) 13,
- накладки (на упругие элементы 12 на подвижном штоке 10) 14.
Поворотное устройство 15.
Рычаг (поворотного устройства 15) 16,
- упор (на рычаге 16) 17,
- зажим (на одном конце рычага 16) 18.
Ось вращения (поворотного устройства 15) 19,
- подшипники (оси вращения 19) 20.
Замыкающую пружину (на другом конце рычага 16) 21.
Измерительный наконечник 22,
- держатель вилкообразной формы (измерительного наконечника 22 на оси вращения 19) 23,
- крепежное устройство (на держателе 23) 24.
Индуктивный преобразователь перемещений содержит корпус 1, механизм перемещений 4, ферромагнитный якорь 11, катушки индуктивности 6 и 7, поворотное устройство 15, измерительный наконечник 22 и замыкающую пружину 21.
Корпус 1 имеет элемент крепления 2 для крепления преобразователя в измерительных станциях, который в данной конструкторской реализации выполнен в виде «ласточкиного хвоста». Для защиты преобразователя от загрязнений на корпусе 1 закреплены защитные крышки 3.
Механизм перемещений 4 выполнен в виде параллелограмма с неподвижным основанием 5, подвижным штоком 10 и упругими элементами 12. Упругие элементы 12 одними концами закреплены на неподвижном основании 5 посредством накладок 13, а другими -на подвижном штоке 10 посредством накладок 14. Упругие элементы 12 выполнены, например, в виде плоских пружин. Неподвижное основание 5 жестко связано с корпусом 1.
Подвижный шток 10 совмещен с ферромагнитным якорем 11.
В неподвижном основании 5 установлены катушки индуктивности 6 и 7. Провода от катушек индуктивности 6 и 7 объединяет выходной кабель 8, который фиксирует механизм крепления 9.
Неподвижное основание 5 расположено между ферромагнитным якорем 11 и измерительным наконечником 22.
Поворотное устройство 15 с осью вращения 19 и содержит рычаг 16. Ось вращения 19 установлена в подшипниках 20. Плоскость максимальной податливости параллелограмма 4 перпендикулярна оси вращения 19 рычага 16.
Рычаг 16 на одном конце выполнен с зажимом 18, который обеспечивает его крепление на оси вращения 19. На другом конце рычага 16 установлен упор 17, который взаимодействует с подвижным штоком 10 параллелограмма 4. Рычаг 16 кинематически связан с подвижным штоком 10, а кинематическое замыкание осуществляет замыкающая пружина 21. Замыкающая пружина 21 размещена между рычагом 16 и подвижным штоком 10.
Измерительный наконечник 22 закреплен в держателе 23. Держатель 23 имеет вилкообразную форму и снабжен крепежным устройством 24 для крепления к оси вращения 19. Крепежное устройство 24 обеспечивает различное угловое расположение держателя 23 с измерительным наконечником 22 относительно корпуса 1 на оси вращения 19.
Индуктивный преобразователь перемещений осуществляет измерения следующим образом.
Индуктивный преобразователь крепят в измерительных станциях за элемент крепления 2 корпуса 1.
Поворот измерительного наконечника 22 с держателем 23 относительно корпуса 1, приводит к повороту рычага 16 и оси вращения 19. Поворот рычага 16 приводит к перемещению ферромагнитного якоря 11, совмещенного с подвижным штоком 10, на упругих элементах 12 параллелограмма 4. В свою очередь перемещение ферромагнитного якоря 11 приводит к изменению индуктивности катушек 6 и 7 индуктивного преобразователя и далее в изменение электрического сигнала. Пропорциональный повороту рычага 16 и перемещению ферромагнитного якоря 11 электрический сигнал поступает в устройство регистрации (не показано), где производится его обработка и выдача результата измерений перемещений.
Выполнение механизма перемещений в виде параллелограмма 4 с подвижным штоком 10 и неподвижным основанием 5, связанными упругими элементами 12, упрощает конструкцию.
Так как индуктивный преобразователь перемещений используется в малом диапазоне (в ближайшем аналоге он составляет ±0,3 мм), то и перемещение ферромагнитного якоря 11 в направлении минимальной податливости параллелограмма незначительно, а обеспечение безлюфтовых перемещений на упругих элементах 12 позволяет одновременно получить высокую воспроизводимость положения ферромагнитного якоря 11 и высокую точность преобразователя.
Расположение кинематической связи рычага 16 с подвижным штоком 10 посредством замыкающей пружины 21 на конце рычага 16 исключает влияние замыкающего усилия на детали конструкции механизма перемещений 4, что повышает точность преобразователя.
Размещение катушек индуктивности 6 и 7 на неподвижном основании 5 параллелограмма 4, крепление упругих элементов 12 к неподвижному основанию 5, размещение параллелограмма 4 так, что плоскость максимальной податливости его перпендикулярна оси вращения 19 рычага 16 и совмещение подвижного штока 10 с ферромагнитным якорем 11 обеспечивают минимальные габариты преобразователя, что расширяет его эксплуатационные возможности и создает возможности использования в малогабаритных измерительных системах.
Наличие в держателе 23 крепежного устройства 24 обеспечивает установку измерительного наконечника 22 под разными углами к корпусу 1 преобразователя, что обеспечивает проведение измерений в различных труднодоступных местах, что улучшает и расширяет эксплуатационные возможности.
Выполнение держателя 23 вилкообразной формы и снабжение его крепежным устройством 24 обеспечивает надежность его установки и фиксации на оси вращения 19, что улучшает эксплуатационные возможности.
Наличие зажима на рычаге 16 обеспечивает надежность его закрепления на оси вращения 19 в выбранном положении и одновременно обеспечивает упрощение сборки преобразователя, особенно в его малых габаритах.
Предложенный индуктивный преобразователь перемещений изготовлен промышленным способом ООО «НПФ Завод «Измерон», что подтверждают испытания опытной партии, и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».