Магнитный преобразователь угла
Магнитный преобразователь угла относится к измерительной технике и предназначен для измерения угловых размеров, где требуются надежное сочленение преобразователя с объектом пользователя и малые осевые габариты устройства. Преобразователь содержит корпус (1), магнит (6), плату обработки (7) с магниточувствительным элементом (8), вал (3) с отверстием (4) и крепежными элементами (5), расположенными перпендикулярно оси вала (3), и компенсирующую муфту (9), установленную коаксиально корпусу (1). Муфта (9) снабжена упругим элементом (16), расположенным в плоскости корпуса (1). Муфта (9) с одной стороны выполнена с присоединительным фланцем (11), на котором размещен указатель направления увеличения кода (12) преобразователя в виде стрелки. С другой стороны муфты (9) выполнено посадочные отверстие (13) с винтовой канавкой (14) и клеевым средством (15). Муфта (9) имеет сквозные отверстия (10), оси которых расположены в плоскости осей крепежных элементов (5) вала (3). Техническое решение преобразователя позволяет расширить эксплуатационные возможности преобразователя, упростить сопряжение и стыковку с объектом пользователя и обеспечить надежное согласование направлений отсчета угловых перемещений поворотной части объекта пользователя с преобразователем, 6 ил.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения угловых размеров, где требуется надежное сочленение преобразователя с объектом пользователя, при малых осевых габаритах устройства.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус с отверстием, плату обработки с магниточувствительным элементом, закрепленную на корпусе, вал, шарикоподшипники, расположенные в отверстии корпуса и установленные на валу, магнит с цилиндрической поверхностью, углубление, выполненное по оси вала для размещения магнита, винтовые канавки с различным направлением винтовой линии, выполненные в отверстии корпуса, на валу и в углублении, и клеевое средство для фиксации шарикоподшипников в отверстии корпуса и на валу и для фиксации магнита в углублении, RU №72318 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.
Недостатком известного магнитного преобразователя является отсутствие встроенной компенсирующей муфты и сложность его стыковки с вращающимся валом объекта пользователя, что снижает эксплуатационные возможности устройства.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, вал, магнит, установленный на валу, плату обработки с магниточувствительным элементом, защитную крышку, держатель, скрепленный с защитной крышкой и установленный в цилиндрическом углублении, выполненным в корпусе соосно с осью вала, RU №72320 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.
У известного преобразователя отсутствует устройство для стыковки с валом потребителя, что снижает его эксплуатационные возможности, а
отсутствие указателя направления увеличения кода, усложняет стыковку устройства с объектом пользователя, что особенно важно для преобразователей с абсолютным отсчетом.
Известен фотоэлектрический преобразователь угла, установленный на объекте пользователя, содержащий корпус, кодируемый вал, муфту с компенсирующим упругим элементом, например гофрированным упругим элементом, имеющую сквозное отверстие, установленную соосно с кодируемым валом и соединенную с торцевой поверхностью корпуса одним концом, а другим - с неподвижной частью объекта, RU №2263396 С1, Н03М 1/28, Н03М 1/24, 27.10.2005.
Известен фотоэлектрический преобразователь угла, установленный на объекте пользователя, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, измерительный и индикаторный диски, излучатели и фотоприемники, устройства для крепления держателей и встроенную муфту в виде упругого элемента, закрепленного одним концом на корпусе, а другим - к объекту пользователя, см. Проспект фирмы «Heidenhain». Германия: 1994. Модели RON 255, 455. С 18. Проспект фирмы «Heidenhain». General Catalog. Германия: 2003. С.32.
Известные упругие элементы используются в известных фотоэлектрических преобразователях угла и имеют каждый индивидуальное конструктивное выполнение и размещение.
Известна упругая муфта, содержащая диски с соосными отверстиями и упругие стержни, размещенные в каждом из соосных отверстий дисков, RU №2071687 C1, F16D 3/58, 10.01.1997.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с отверстием и крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси вала, магнит, закрепленный в отверстии вала, плату обработки, установленную в корпусе и магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту, RU №74463 U1, G01B 7/30,
H01L 43/04, 27.06.2008. Известный преобразователь имеет глухое отверстие в валу для стыковки с валом объекта пользователя.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.
В преобразователе «ближайшего аналога» отсутствует встроенная компенсирующая муфта для соединения с объектом пользователя, что усложняет его стыковку с устройством пользователя, тем самым снижает эксплуатационные возможности и сервис, обеспечиваемые преобразователем.
Кроме того, в известном устройстве отсутствует указатель направления увеличения кода, что для абсолютных преобразователей усложняет его сопряжение с объектом пользователя.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей расширить эксплуатационные возможности преобразователя, упростить сопряжение и стыковку с объектом пользователя и обеспечить надежное согласование направлений отсчета угловых перемещений поворотной части объекта пользователя с преобразователем.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в установке компенсирующей муфты с упругим элементом, выполнении ее с присоединительным фланцем и посадочным отверстием и наличии у муфты сквозных отверстий под крепежные элементы вала преобразователя.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что магнитный преобразователь угла, связанный с объектом пользователя, содержит корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с отверстием и крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси вала, магнит, закрепленный в отверстии вала, плату обработки, установленную в корпусе и магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту.
Преобразователь снабжен компенсирующей муфтой. Компенсирующая муфта установлена коаксиально корпусу. Компенсирующая муфта снабжена
упругим элементом, расположенным в плоскости корпуса. Компенсирующая муфта выполнена, с одной ее стороны, с присоединительным фланцем для связи с объектом пользователя, на наружной поверхности которого размещен указатель направления увеличения кода преобразователя, например, в виде стрелки, а с другой - с посадочным отверстием для корпуса, имеющим, по крайней мере, одну винтовую канавку, заполненную клеевым средством, и обеспечивающим жесткое соединение компенсирующей муфты с корпусом. Компенсирующая муфта имеет сквозные отверстия, оси которых расположены в плоскости осей крепежных элементов.
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 - магнитный преобразователь угла, изометрия с вырезом четверти;
на фиг.2 - компенсирующая муфта преобразователя, изометрия;
на фиг.3 - узел А фиг.1;
на фиг.4 - магнитный преобразователь угла, разрез;
на фиг.5 - разрез А-А на фиг.4 (преобразователь не показан);
на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.4 (преобразователь не показан). Магнитный преобразователь угла содержит:
Корпус - 1,
Шарикоподшипники (в корпусе 1) - 2.
Вал - 3,
отверстие (в вале 3) - 4,
крепежные элементы (в вале 3) - 5.
Магнит (в центральном отверстии 4) - 6.
Плату обработки (в корпусе 1) - 7,
магниточувствительный элемент (на плате 7) - 8.
Компенсирующую муфту - 9,
сквозные отверстия (в муфте 9) - 10,
Присоединительный фланец (муфты 9) - 11,
указатель направления увеличения кода (на фланце 11) - 12.
Посадочное отверстие (муфты 9) - 13,
винтовую канавку (в отверстии 13) - 14,
клеевое средство (в канавке 14) - 15.
Упругий элемент (муфты 9) - 16.
Первую группу (элемента 16) - 17.
Первый паз (группы 17) - 18.
Второй паз (группы 17) - 19.
Упругие перемычки (пазов 18 и 19) - 20.
Вторую группу (элемента 16) - 21.
Первый паз (группы 21) - 22.
Второй паз (группы 21) - 23.
Упругие перемычки (пазов 22 и 23) - 24.
Магнитный преобразователь угла связан с объектом пользователя компенсирующей муфтой 9.
Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1, шарикоподшипники 2, вал 3, магнит 6, плату обработки 7 и магниточувствительный элемент 8.
Шарикоподшипники 2 установлены в корпусе 1.
Вал 3 выполнен с отверстием 4 и крепежными элементами 5. Крепежные элементы 5 расположены перпендикулярно оси вала 3.
Магнит 6 закреплен в отверстии 4 вала 3.
Плата обработки 7 установлена в корпусе 1.
Магниточувствительный элемент 8 расположен на плате обработки 7. Магниточувствительный элемент 8 представляет собой специальную микросхему (например, 2SA-10 фирмы Sentron AG), в которой используется эффект Холла, при этом определяется напряженность магнитного поля в
двух взаимно перпендикулярных направлениях. Между магниточувствительным элементом 8 и магнитом 6 имеется зазор.
Преобразователь снабжен компенсирующей муфтой 9.
Компенсирующая муфта 9 установлена коаксиально корпусу 1.
Компенсирующая муфта 9, с одной ее стороны, выполнена с присоединительным фланцем 11 для связи с объектом пользователя. На наружной поверхности присоединительного фланца 11 размещен указатель направления увеличения кода 12 преобразователя при определенном вращении вала 3 с магнитом 6. Указатель направления увеличения кода 12 выполнен в виде стрелки. Указатель направления увеличения кода преобразователя может иметь любой другой индекс.
Компенсирующая муфта 9, с другой ее стороны, выполнена с посадочным отверстием 13. Посадочное отверстие 13 имеет винтовую канавку 14. Винтовая канавка 14 заполнена клеевым средством 15. В посадочном отверстии 13 обеспечивается жесткое соединение компенсирующей муфты 9 с корпусом 1.
Компенсирующая муфта 9 выполнена со сквозными отверстиями 10. Оси сквозных отверстий 10 расположены в плоскости осей крепежных элементов 5 вала 3.
Компенсирующая муфта 9 снабжена упругим элементом 16, расположенным в плоскости корпуса 1.
Упругий элемент 16 образован двумя группами 17 и 21 парных пазов. Группа 17 включает встречно размещенные пазы 18 и 19, образующие упругие перемычки 20. Группа 21 включает встречно размещенные пазы 22 и 23, образующие упругие перемычки 24. Встречно размещенные пазы 18 и 19, а также встречно размещенные пазы 22 и 23 расположены симметрично относительно оси преобразователя.
Встречно размещенные пазы 18 и 19 в плоскости перпендикулярной оси преобразователя расположены под углом 90 угловых градусов относительно встречно размещенных пазов 22 и 23, обеспечивающие
перпендикулярное расположение упругих перемычек 20 и 24, соответственно.
Упругий элемент 16 позволяет осуществлять как малые повороты корпуса 1 в двух перпендикулярных плоскостях, так и малые линейные смещения корпуса 1 в двух взаимоперпендикулярных направлениях.
Для соединения преобразователя с регистрирующим устройством (не показано) служит кабель связи (изображен условно).
Магнитный преобразователь угла осуществляет измерения следующим образом.
При повороте вала 3 с магнитом 6 происходит изменение параметров электромагнитного поля, воздействующего на магниточувствительный элемент 8, который регистрирует угол поворота магнита 6 и преобразует его совместно с другими электроэлементами (показаны условно) платы обработки 7 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота и передаваемый в устройство регистрации (не показано) по кабелю связи, при этом стрелка указателя 12 показывает направление увеличения кода.
Снабжение магнитного преобразователя угла компенсирующей муфтой 9 с упругим элементом 16 обеспечивает работу преобразователя при угловых и линейных несоосностях вала 3 преобразователя и вала объекта пользователя, что расширяет эксплуатационные возможности использования преобразователя.
Размещение компенсирующей муфты 9 коаксиально корпусу 1 минимизирует осевые размеры преобразователя, при этом встречно размещенные пазы 18 и 19 группы 17 и встречно размещенные пазы 22 и 23 группы 21 упругого элемента 16 располагаются в пределах корпуса 1 преобразователя, что обеспечивает возможность эксплуатации преобразователя в малогабаритных измерительных системах.
Выполнение посадочного отверстия 13 компенсирующей муфты 9 даже с одной винтовой канавкой 14, заполненной клеевым средством 15,
обеспечивает надежное крепление компенсирующей муфты 9 на корпусе 1, при этом сопряжение корпуса 1 и компенсирующей муфты 9 производится без зазора под клеевое средство 15, что обеспечивает точное базирование деталей и позволяет эксплуатировать преобразователь при повышенных механических воздействиях.
Выполнение компенсирующей муфты 9 с упругим элементом 16 и наличие присоединительного фланца 11 обеспечивает как термическую развязку, так и вибрационную развязку корпуса 1 преобразователя от устройства объекта пользователя, что позволяет эксплуатировать преобразователь при повышенных температурных и механических воздействиях от объекта пользователя.
Снабжение преобразователя визуальным указателем направления увеличения кода 12 преобразователя обеспечивает надежное согласование направления отсчета угловых перемещений поворотной части объекта пользователя с магнитным преобразователем угла, что особенно важно для преобразователя с абсолютным отсчетом перемещений.
Выполнение указателя направления увеличения кода 12 в виде стрелки на наружной поверхности присоединительного фланца 11, связанным с устройством объекта пользователя, упрощает сборочную операцию по стыковке преобразователя с приводным механизмом объекта пользователя, при этом контроль за выполнением этой операции не требует специальных приборов.
Предложенный магнитный преобразователь угла изготовлен промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», и проведенные испытания опытной партии, обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».
Магнитный преобразователь угла, связанный с объектом пользователя, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с отверстием и крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси вала, магнит, закрепленный в отверстии вала, плату обработки, установленную в корпусе и магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту, отличающийся тем, что преобразователь снабжен компенсирующей муфтой, установленной коаксиально корпусу, снабженной упругим элементом, расположенным в плоскости корпуса, выполненной с одной ее стороны с присоединительным фланцем для связи с объектом пользователя, на наружной поверхности которого размещен указатель направления увеличения кода преобразователя, например, в виде стрелки, а с другой - с посадочным отверстием для корпуса, имеющим, по крайней мере, одну винтовую канавку, заполненную клеевым средством, и обеспечивающим жесткое соединение компенсирующей муфты с корпусом, и имеющей сквозные отверстия, оси которых расположены в плоскости осей крепежных элементов.
