Индуктивный преобразователь перемещений
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для преобразования линейных перемещений в электрический сигнал. В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей уменьшить габариты, упростить сборку и регулировку конструктивных элементов и расширить эксплуатационные возможности. Индуктивный преобразователь перемещений содержит корпус, снабженный оправкой с катушками индуктивности, направляющее устройство со штоками, расположенными параллельно один относительно другого, и двумя шариковыми направляющими, 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. Направляющее устройство содержит шариковые втулки с циркулирующими шариками, размещенными в их внутреннем объеме, а между шариковыми втулками установлено промежуточное кольцо, антиротационная втулка выполнена с цилиндрической наружной поверхностью и с внутренним пазом перпендикулярным штоку, имеющим сферическую поверхность в сечении перпендикулярном плоскости размещения штоков, регулятор перемещений каретки выполнен в виде регулировочного винта, установленного в корпусе соосно с ферромагнитным якорем, и имеет подпятник, закрепленный на каретке и расположенный противоположно регулировочному винту, замыкающая пружина снабжена защитной втулкой,
установленной в каретке с зазором по отношению к замыкающей пружине и к отверстию в корпусе.
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, направляющее устройство с измерительным штоком, ферромагнитный якорь, катушки индуктивности и замыкающую пружину, RU №2245512 C1, G 01 B 7/00, 2005.01.27.
Индуктивный преобразователь перемещений известного устройства обладает высокой точностью, но он 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 имеет высокую точность измерений, но обладает малым диапазоном работы, что снижает его эксплуатационные возможности.
Известен индуктивный датчик размеров, содержащий корпус, направляющее устройство с измерительным штоком, ферромагнитный якорь, катушки индуктивности и замыкающую пружину, SU №1027504 А1, G 01 B 7/00, 1983.07.07.
При применении известного датчика измерение размеров производится по оси измерительного штока, а при консольном усилии на шток происходит перекос и заклинивание в направляющих, что снижает его эксплуатационные возможности.
Поскольку этим датчиком осуществляется проведение измерений строго вдоль оси устройства, это не позволяет его использовать при измерениях в труднодоступных местах.
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 снижает его эксплуатационные возможности устройства.
Кроме того, известный преобразователь обладает малой жесткостью антиротационного устройства, что снижает его возможности применения в системах активного контроля размеров в процессе обработки деталей и узлов.
Известен индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, снабженный оправкой с катушками индуктивности, направляющее устройство со штоками, расположенными параллельно один относительно другого, и двумя шариковыми направляющими, 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, Проспект фирмы «TESA» Измерительные системы для обеспечения качества ISO 9001, 2003. С.L-4, L-33.
Данное техническое решение принято за прототип настоящей полезной модели.
Однако оно обладает недостатками.
Шариковые направляющие (кроме подвижной каретки) в индуктивном преобразователе перемещений прототипа выполнены с подвижным сепаратором, что увеличивает его габариты и ограничивает возможность широкого использования.
Кроме того, ограничение перемещений каретки осуществляется путем выполнения соответствующих продольных размеров относительно измерительных штоков в каретке и корпусе, что исключает возможность регулирования хода каретки в пределах диапазона работы устройства, снижая эксплуатационные возможности.
Кроме того, замыкающая пружина в преобразователе прототипа не защищена от попадания включений металла или эмульсии при использовании преобразователя в цеховых условиях, что ухудшает его эксплуатационные возможности.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей уменьшить габариты, упростить сборку и регулировку конструктивных элементов и расширить эксплуатационные возможности.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что индуктивный преобразователь перемещений содержит корпус, снабженный оправкой с катушками индуктивности, направляющее устройство со штоками, расположенными параллельно один относительно другого, и двумя шариковыми направляющими,
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.
Направляющее устройство содержит шариковые втулки с циркулирующими шариками, размещенными в их внутреннем объеме, а между шариковыми втулками установлено промежуточное кольцо, антиротационная втулка выполнена с цилиндрической наружной поверхностью и с внутренним пазом перпендикулярным штоку, имеющим сферическую поверхность в сечении перпендикулярном плоскости размещения штоков, регулятор перемещений каретки выполнен в виде регулировочного винта, установленного в корпусе соосно с ферромагнитным якорем, и имеет подпятник, закрепленный на каретке и расположенный противоположно регулировочному винту, замыкающая пружина снабжена защитной втулкой, установленной в каретке с зазором по отношению к замыкающей пружине и к отверстию в корпусе.
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 - разрез Б-Б на фиг.2;
на фиг.4 - узел В на фиг.1;
на фиг.5 - узел Г на фиг.1.
Индуктивный преобразователь перемещений содержит:
Корпус 1,
- присоединительные отверстия (в корпусе 1) 2.
Оправку (в корпусе 1) 3,
- катушку индуктивности (в оправке 3) 4.
- катушку индуктивности (в оправке 3) 5,
- выходной кабель (от катушек индуктивности 4 и 5) 6.
Направляющее устройство 7.
Шток (направляющего устройства 7) 8,
Шток (направляющего устройства 7) 9,
Шариковые направляющие (направляющего устройства 7) 10,
- шариковые втулки (шариковых направляющих 10) 11,
- циркулирующие шарики (в шариковых втулках 11) 12,
- промежуточное кольцо (между шариковыми втулками 11) 13.
Каретку 14.
Ферромагнитный якорь (в каретке 14) 15.
Антиротационную втулку с цилиндрической наружной поверхностью (в каретке 14) 16,
- внутренний паз (в антиротационной втулке 16) 17,
- сферическую поверхность (внутреннего паза 17) 18.
Запорную втулку (для фиксации антиротационной втулки 16) 19.
Измерительный наконечник (на каретке 14) 20.
Регулятор перемещений в виде регулировочного винта (каретки 14) 21,
- подпятник (регулятора перемещений 21) 22.
Замыкающую пружину 23.
Отверстие (в корпусе 1 для замыкающей пружины 23) 24.
Защитную втулку (для замыкающей пружины 23) 25,
- внутреннее отверстие (в защитной втулке 25) 26,
- упорный винт (для замыкающей пружины 23) 27.
В корпусе 1 размещена оправка 3 с катушками индуктивности 4 и 5 и выходным кабелем 6.
Направляющее устройство 7 выполнено со штоками 8 и 9, расположенными параллельно один относительно другого, и двумя шариковыми направляющими 10. Шариковые направляющие 10 установлены соосно, взаимодействуют со штоком 8 и содержат шариковые втулки 11. Шариковые втулки 11 могут быть выполнены согласно описанию в каталоге "Rexroth Bosch Group. Обзор продукции. Системы линейных перемещений. RRS 82 001/2003-02, с.16-21". Во внутреннем объеме шариковых втулок 11 размещены циркулирующие шарики 12. Между шариковыми втулками 11 расположено промежуточное кольцо 13.
В каретке 14 размещены ферромагнитный якорь 15 и антиротационная втулка 16, взаимодействующая со штоком 9. Катушки индуктивности 4 и 5 расположены соосно с ферромагнитным якорем 15. Наружная поверхность антиротационной втулки 16 выполнена цилиндрической. Антиротационная втулка 16 выполнена с внутренним пазом 17 перпендикулярным штоку 9 и в сечении перпендикулярном плоскости размещения штоков 8 и 9. Внутренний паз 17 имеет сферическую поверхностью 18. Фиксация положения антиротационной втулки 16 в каретке 14 производится посредством запорной втулки 19. На каретке 14 размещен измерительный наконечник 20, контактирующий с измеряемой деталью (изображена условно). Для крепления преобразователя к устройству пользователя в корпусе 1 имеются присоединительные отверстия 2 перпендикулярные плоскости размещения штоков 8 и 9.
Индуктивный преобразователь перемещений включает регулятор перемещений каретки 14, выполненный в виде регулировочного винта 21, установленного в корпусе 1 соосно с ферромагнитным якорем 15. Регулятор перемещений в виде регулировочного винта 21 содержит подпятник 22, закрепленный в каретке 14 и расположенный противоположно регулировочному винту 21.
Замыкающая пружина 23 снабжена защитной втулкой 25, выполненной с внутренним отверстием 26. Защитная втулка 25 установлена в каретке 14 с зазором по отношению к замыкающей пружине 23 и к отверстию 24 в корпусе 1. Для ограничения перемещений и регулировки жесткости замыкающей пружины 23 в корпусе 1 служит упорный винт 27.
Индуктивный преобразователь перемещений осуществляет измерения следующим образом.
Индуктивный преобразователь крепят в измерительных станциях крепежными элементами через присоединительные отверстия 2 корпуса 1.
Перемещение каретки 14 с измерительным наконечником 20 относительно корпуса 1, приводит к перемещению ферромагнитного якоря 15 и изменению индуктивности катушек 4 и 5 индуктивного преобразователя и далее в изменение электрического сигнала. Пропорциональный перемещению каретки 14 с измерительным наконечником 20 и ферромагнитным якорем 15 электрический сигнал поступает в устройство регистрации (не показано), где производится его обработка и выдача результата измерений перемещений.
Выполнение шариковых втулок 11 с циркулирующими шариками 12, размещенными в их внутреннем объеме, обеспечивает
минимальные габариты индуктивного преобразователя перемещений.
Размещение промежуточного кольца 13 между шариковыми втулками 11, при соосной их установке со штоком 8, обеспечивает максимальную величину базирования шариковых втулок 11 в габаритах каретки 14 и максимальную точность перемещений измерительного наконечника 20.
Выполнение антиротационной втулки 16 с внутренним пазом 17 перпендикулярным штоку 9 и в сечении перпендикулярном плоскости размещения штоков 8 и 9 исключает необходимость в точном изготовлении отверстий в корпусе 1 под штоки 8 и 9 и сопрягаемых с ними отверстий в каретке 14, в которых размещены шариковые втулки 11 и антиротационная втулка 16, что упрощает сборку конструктивных элементов.
Выполнение в антиротационной втулке 16 внутреннего паза 17 со сферической поверхностью 18 обеспечивает минимальное трение в соединении антиротационной втулки 16 со штоком 9, что уменьшает измерительное усилие на каретке 14 с измерительным наконечником 20 и износ штока 9, расширяя эксплуатационные возможности преобразователя.
Выполнение антиротационной втулки 16 с наружной цилиндрической поверхностью, сопрягаемой с соответствующим отверстием в каретке 14 параллельной штокам 8 и 9, обеспечивает простоту в сборке и регулировки антиротационного устройства самого преобразователя.
Выполнение регулятора перемещений в виде регулировочного винта 21, установленного в корпусе 1 соосно с ферромагнитным якорем 15, и наличие подпятника 22, закрепленного на каретке 14 и расположенного противоположно регулировочному винту 21,
обеспечивает установку заданных пределов перемещений и измерений, расширяя эксплуатационные возможности преобразователя.
Снабжение замыкающей пружины 23 защитной втулкой 25, установленной в каретке 14 с зазором по отношению к замыкающей пружине 23 и к отверстию 24 в корпусе 1, защищает замыкающую пружину 23 от загрязнения и исключает трение ее в процессе перемещений каретки 14.
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».
Индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, снабженный оправкой с катушками индуктивности, направляющее устройство со штоками, расположенными параллельно один относительно другого, и двумя шариковыми направляющими, 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, отличающийся тем, что направляющее устройство содержит шариковые втулки с циркулирующими шариками, размещенными в их внутреннем объеме, а между шариковыми втулками установлено промежуточное кольцо, антиротационная втулка выполнена с цилиндрической наружной поверхностью и с внутренним пазом перпендикулярным штоку, имеющим сферическую поверхность в сечении перпендикулярном плоскости размещения штоков, регулятор перемещений каретки выполнен в виде регулировочного винта, установленного в корпусе соосно с ферромагнитным якорем, и имеет подпятник, закрепленный на каретке и расположенный противоположно регулировочному винту, замыкающая пружина снабжена защитной втулкой, установленной в каретке с зазором по отношению к замыкающей пружине и к отверстию в корпусе.
