УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ
DEVICE FOR SETTING ANGULAR POSITION

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для установки и отсчета значений физических величин.
Известно устройство для задания углового положения [1], содержащее оцифрованные барабаны, соединенные между собой элементами зубчатых передач.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для задания углового положения [2], содержащее ряд барабанов, оцифрованных в единицах угловых значений и соединенных друг с другом посредством зубчатых передач, элементы которых установлены на нескольких осях, причем на первой оси с первым из ряда барабанов установлены приводная шестерня и первый из элементов зубчатой передачи в виде зубчатого сектора с двумя зубьями, один из барабанов оцифрован в единицах градусов, на второй оси выполнены два элемента зубчатой передачи, один из которых образован в виде мальтийского креста, между каждыми из отстоящих друг от друга на угловом расстоянии 90° зубьев которого образована впадина в виде части цилиндрической поверхности, выполненная в виде мальтийского креста зубчатая передача установлена относительно зубчатого сектора с возможностью сцепления зубьев мальтийского креста с зубьями зубчатого сектора.
Недостатком такого устройства для задания углового положения является сложность выполнения соединений между барабанами.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства для задания углового положения, уменьшение его габаритных размеров и расширение функциональных возможностей.
Данный технический результат достигается устройством для отсчета заданного углового положения, содержащим ряд барабанов, оцифрованных в единицах угловых значений и соединенных друг с другом посредством зубчатых передач, элементы которых установлены на нескольких осях, причем на первой оси с первым из ряда барабанов установлены приводная шестерня и первый из элементов зубчатой передачи в виде зубчатого сектора с двумя зубьями, один из барабанов оцифрован в единицах градусов, на второй оси выполнены два элемента зубчатой передачи, один из которых образован в виде мальтийского креста, между каждыми из отстоящих друг от друга на угловом расстоянии 90° зубьев которого образована впадина в виде части цилиндрической поверхности, выполненная в виде мальтийского креста зубчатая передача установлена относительно зубчатого сектора с возможностью сцепления зубьев мальтийского креста с зубьями зубчатого сектора, тем, что оно выполнено в составе двух барабанов, первый барабан оцифрован в единицах градусов, каждое из делений которого разбито на интервалы минут, второй барабан имеет внутреннюю круговую проточку и внутреннее зубчатое зацепление, установлен в корпусе на соприкасающихся с внутренней круговой проточкой внешних кольцах расположенных на углах 120° друг от друга трех подшипниках и оцифрован последовательным рядом чисел 00, 01…35, в первом барабане образованы внутренняя цилиндрическая проточка и имеющая паз внешняя цилиндрическая проточка на части внешней цилиндрической поверхности первого барабана, зубчатый сектор выполнен путем обработки зубчатого колеса, имеющего диаметр вершин зубьев меньше диаметра внешней цилиндрической проточки первого барабана, но больше диаметра впадин между зубьями, равного диаметру внутренней цилиндрической проточки первого барабана, таким образом, что произведен срез зубьев на части их длины по окружности с образованием гладкой цилиндрической поверхности диаметром, равным диаметру внутренней цилиндрической проточки первого барабана, на остальной части длины зубьев произведен срез по окружности, равной диаметру впадин зубчатого колеса, с образованием двух зубьев, обработанное таким образом зубчатое колесо установлено в первом барабане так, что его гладкая цилиндрическая поверхность расположена по внутренней цилиндрической проточке первого барабана, а зубья входят в паз на внешней цилиндрической проточке на части внешней цилиндрической поверхности первого барабана, второй элемент зубчатой передачи на второй оси выполнен в виде первой трибки единым элементом с мальтийским крестом, первая трибка сцеплена с установленной на третьей оси второй трибкой, которая введена в зацепление с внутренним зубчатым зацеплением второго барабана, введены кремальера с зубчатым колесом на четвертой оси и редуктор, на выходной оси которого установлен ротор синусно-косинусного вращающегося трансформатора, причем зубчатое колесо на четвертой оси приведено в зацепление с приводной шестерней на первой оси и первым элементом зубчатой передачи редуктора.
Путем выполнения устройства для задания углового положения в составе двух барабанов, оцифровки первого барабана в единицах градусов, каждое из делений которого разбито на интервалы минут, оцифровки второго барабана в виде последовательного ряда чисел 00, 01…35, образования во втором барабане внутреннего зубчатого зацепления, выполнения зубчатого сектора заодно с первым барабаном так, что его зубья входят в паз на внешней цилиндрической проточке на части внешней цилиндрической поверхности первого барабана, выполнения второго элемента зубчатой передачи на второй оси в виде первой трибки единым элементом с мальтийским крестом, сцепления первой трибки с установленной на третьей оси второй трибкой, которая введена в зацепление с внутренним зубчатым зацеплением второго барабана, обеспечивается упрощение конструкции устройства для задания углового положения и уменьшение его габаритных размеров.
Так как зубчатый сектор выполнен путем обработки зубчатого колеса, имеющего диаметр вершин зубьев меньше диаметра внешней цилиндрической проточки первого барабана, но больше диаметра впадин между зубьями, равного диаметру внутренней цилиндрической проточки первого барабана, таким образом, что произведен срез зубьев на части их длины по окружности с образованием гладкой цилиндрической поверхности диаметром, равным диаметру внутренней цилиндрической проточки первого барабана, на остальной части длины зубьев произведен срез по окружности, равной диаметру впадин зубчатого колеса, с образованием двух зубьев, обработанное таким образом зубчатое колесо установлено в первом барабане так, что его гладкая цилиндрическая поверхность расположена по внутренней цилиндрической проточке первого барабана, а зубья входят в паз на внешней цилиндрической проточке на части внешней цилиндрической поверхности первого барабана, второй барабан имеет внутреннюю круговую проточку и установлен на соприкасающихся с внутренней круговой проточкой внешних кольцах расположенных на углах 120° друг от друга трех подшипниках, то достигается уменьшение габаритных размеров устройства для задания углового положения.
Посредством введения кремальеры с зубчатым колесом на четвертой оси и редуктора, на выходной оси которого установлен ротор синусно-косинусного вращающегося трансформатора, приведения зубчатого колеса на четвертой оси в зацепление с приводной шестерней на первой оси и первым элементом зубчатой передачи редуктора достигается расширение функциональных возможностей устройства для задания углового положения в связи с доставкой информации об угловом положении в устройство контроля.
На фиг.1 представлена кинематическая схема устройства для задания углового положения, на фиг.2 - вид первого барабана, на фиг.3 - вид по А первого барабана фиг.2, на фиг.4 - вид зубчатой передачи, содержащей выполненную заодно с мальтийским крестом первую трибку, на фиг.5 - вид по Б зубчатой передачи фиг.4, на фиг.6 - вид по В зубчатой передачи фиг.4, на фиг.7 - вид второго барабана, на фиг.8 - вид второго барабана в разрезе, на фиг.9 - вид второго барабана при его установке на подшипники.
I
II
В устройстве для задания углового положения (фиг.1) на первой оси 1 установлены первый барабан 2 с приводной шестерней 3 и зубчатое колесо 4, обработанное для образования зубчатого сектора и установки его в первый барабан 2. На второй оси 5 установлен с возможностью сцепления с зубчатым сектором первого барабана 2 элемент зубчатой передачи 6, содержащий выполненную единым элементом с мальтийским крестом первую трибку. Вторая трибка 7 установлена на третьей оси 8 и находится в зацеплении с трибкой зубчатой передачи 6 и внутренним зубчатым зацеплением 9 второго барабана 10. Второй барабан 10 установлен на подшипниках 11', 11'', внешние кольца 12, 12 которых опираются на внутреннюю цилиндрическую проточку 13 второго барабана 10. Устройство для задания углового положения имеет кремальеру 14 и редуктор 15. Вместе с кремальерой 14 на четвертой оси 16 установлено зубчатое колесо 17 редуктора 15, сцепленное с приводной шестерней 3. На выходной оси 18 редуктора 15 установлены зубчатое колесо 19 редуктора 15 и ротор синусно-косинусного вращающегося трансформатора 20.
1
Первый барабан 2 (фиг.2) оцифрован в единицах градусов с делениями от 0 до 9. Каждое из делений разделено на равные интервалы значений минут. С одной стороны первого барабана 2 на части внешней цилиндрической поверхности 21 выполнена внешняя цилиндрическая проточка 22 диаметром d.
2
1
2
1
2
2
2
В первом барабане 2 (фиг.3) образованы внутренняя цилиндрическая проточка 23 диаметром d и расположенный в области внешней цилиндрической проточки 22 паз 24, который распространен на глубину в пределах от диаметра d до диаметра d. Зубчатый сектор 25 выполнен путем обработки зубчатого колеса 4, имеющего диаметр вершин зубьев меньше диаметра d внешней цилиндрической проточки 22 первого барабана 2, но больше диаметра впадин между зубьями, равного диаметру d внутренней цилиндрической проточки 23 первого барабана 2, таким образом, что произведен срез зубьев на части их длины по окружности с образованием гладкой цилиндрической поверхности диаметром, равным диаметру d внутренней цилиндрической проточки первого барабана 2, на остальной части длины зубьев произведен срез по окружности, равной диаметру d впадин зубчатого колеса, с образованием двух зубьев 26', 26''. Обработанное таким образом зубчатое колесо 4 установлено в первом барабане 2 так, что его гладкая цилиндрическая поверхность расположена по внутренней цилиндрической проточке 23 первого барабана 2, а зубья 26', 26" входят в паз 24 на внешней цилиндрической проточке 22 на части внешней цилиндрической поверхности первого барабана 2.
1
2
Элемент зубчатой передачи 6 (фиг.4) имеет собственно первую трибку 27 на длине 1 и выполненный с ней единым элементом на длине 1 элемент зубчатой передачи 28 в виде мальтийского креста.
I
II
III
IV
XII
Первая трибка 27 (фиг.5) имеет двенадцать зубьев 29, 29, 29, 29…29 соответственно.
2
2
I
IV
II
III
I
IV
I
II
IV
VII
III
VII
X
IV
X
I
I
II
III
IV
Элемент зубчатой передачи 28 (фиг.6) в виде мальтийского креста образован так, что на длине l элемента зубчатой передачи 6 произведено подрезание зубьев первой трибки 27 между отстоящими друг от друга на 90° зубьями с образованием между ними впадины в виде части цилиндрической поверхности. Так на длине 1 между зубьями 29 и 29 были подрезаны зубья 29 и 29, и между зубьями 29 и 29 образована впадина 30. Впадина 30 образована между зубьями 29 и 29, впадина 30 между зубьями 29 и 29, впадина 30 между зубьями 29 и 29. В результате элемент зубчатой передачи 28 в виде мальтийского креста образуется в составе зубьев 31, 31, 31, 31, отстоящих друг от друга на угловом расстоянии 90°.
Второй барабан 10 (фиг.7) оцифрован последовательным рядом чисел 00, 01…35.
Во втором барабане 10 (фиг.8) внутренняя круговая проточка 13 и внутреннее зубчатое зацепление 9 расположены с разных сторон второго барабана 10.
I
II
III
I
II
III
I
II
III
Второй барабан 10 (фиг.9) установлен на трех подшипниках 11, 11, 11, расположенных на углах 120° друг от друга. При этом внешние кольца 12, 12, 12 подшипников 11, 11, 11 соприкасаются с внутренней круговой проточкой 13 второго барабана 10.
Передаточные отношения зубчатых передач от зубчатого колеса 17 редуктора 15 до внутреннего зубчатого зацепления 9 и от зубчатого колеса 17 редуктора 15 до зубчатого колеса 19 редуктора 15 выполнены таким образом, что полному обороту второго барабана 10 соответствует полный оборот синусно-косинусного вращающегося трансформатора 20.
Устройство для задания углового положения установлено в корпусе, имеющем смотровые окна для первого 2 и второго 10 барабанов и метку нулевого положения для угловых минут.
I
IV
I
Устройство для задания углового положения работает следующим образом. При вращении кремальеры 14 находящееся на четвертой оси 16 зубчатое колесо 17 редуктора 15 приводит в движение приводную шестерню 3. Первый барабан 2 начинает поворачиваться, при этом цилиндрическая поверхность впадины 30 скользит по внешней цилиндрической проточке 22 первого барабана 2 до тех пор, пока не подойдет момент зацепления зубьев 26', 26'' зубчатого сектора 25 на зубчатом колесе 4 с зубьями первой трибки 27. Тогда зубец 29 первой трибки 27 входит в промежуток между зубьями 26', 26'' зубчатого сектора 25, зубец 31 входит в паз 24 на внешней цилиндрической проточке 22 первого барабана 2, элемент зубчатой передачи 6 поворачивается на три зубца. Поворот элемент зубчатой передачи 6 передается на вторую трибку 7, от второй трибки 7 на внутреннее зубчатое зацепление 9 второго барабана 10. В результате второй барабан 10 перекинется на одно деление. Такое дискретное перемещение второго барабана 10 будет происходить через каждый оборот первого барабана 2. С помощью второй трибки 7 обеспечивается поворот второго барабана 10 в ту же сторону, что и поворот первого барабана 2.
Заданное угловое положение в градусном исчислении иллюстрируется цифровыми значениями на втором барабане 10 и первом барабане 2. Заданное угловое положение в угловых минутах отсчитывается по значению минут в интервалах минут на первом барабане 2 против метки нулевого положения.
После завершения полного оборота второго барабана 10 индицируются нулевые значения во всех разрядах градусов и минут устройства для задания углового положения.
Одновременно при вращении кремальеры 14 находящееся на четвертой оси 16 зубчатое колесо 17 редуктора 15 передает вращение на передаточный механизм редуктора 15, в результате чего вращение доходит до зубчатого колеса 19 редуктора 15. При вращении зубчатого колеса 19 происходит поворот находящегося на выходной оси редуктора 15 ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора 20.
Так как полному обороту второго барабана 10 соответствует полный оборот синусно-косинусного вращающегося трансформатора 20, то угол поворота ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора 20 соответствует индицируемому значению углового положения на втором барабане 10, первом барабане 2 и метке нулевого положения. При этом поступающее в устройство контроля выходное напряжение ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора 20 пропорционально индицируемому значению углового положения.
Источники информации
1. Патент США №4022016 НКИ 368/222. Gear drive for indicating mechanism. 10.05.1977 г.
2. Авторское свидетельство СССР №249099 кл. G06M 1/28. Устройство для отсчета угловых величин с возвратом на нулевую позицию после заданного цикла отсчета. 18.07.69 г.