Преобразователь линейных перемещений
Преобразователь линейных перемещений используют для контроля линейных перемещений различных исполнительных механизмов. Преобразователь включает составной корпус 1, измерительный преобразователь угла 5 со шкивом 7, намоточное устройство 8 с намоточной катушкой 11 и трос 13. Внутри корпуса 1 выполнена внутренняя стенка 3, на которой закреплен измерительный преобразователь угла 5 со шкивом 7. В отверстии 4 стенки 3 установлено устройство 8. Устройство 8 содержит намоточную катушку 11, подшипниковый узел 9, вал с поворотной осью вращения 10 и спиральную плоскую пружину 12. Пружина 12 размещена с одной стороны вала 10, а с другой стороны вала 10 размещена катушка 11. Шкив 7 кинематически связан посредством троса 13 с катушкой 11 и выполнен со съемным удлинителем троса 16. В корпусе 1 выполнено отверстие 2 и установлена защитная манжета 15, которая сопряжена с тросом 13. Техническое решение позволяет повысить точность при проведении измерений, уменьшить габариты, расширить эксплуатационные возможности и увеличить диапазон измерений, 2 ил.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для контроля линейных перемещений различных исполнительных механизмов, измерения прогибов строительных конструкций, при деформации эксплуатируемых изделий, поверхностей, и т.п.
Известен прогибомер, содержащий приводной механизм с гибкой тягой, соединенной с объектом измерения, индуктивный датчик, закрепленный на приводном механизме, и регистрирующую аппаратуру, размещенную в операторской, SU 
823482 А1, Е01С 23/07, 23.04.1981.
Диапазон работы этого устройства ограничен диапазоном работы индуктивного датчика, который составляет единицы миллиметров, что снижает его эксплуатационные возможности.
Известен преобразователь линейных перемещений, содержащий измеритель перемещений, регистрирующее устройство, передаточный механизм, включающий тяговый элемент, взаимодействующий с объектом измерения, SU 926145 А1, Е01С 23/07, 07.05.1982.
В известном преобразователе линейных перемещений величина измерения фиксируется регистрирующим приспособлением и результаты измерений обрабатываются математическим расчетом, что усложняет процесс измерения и получения результатов перемещения и прогиба конструкций.
Известен прогибомер, включающий составной корпус, содержащий лицевую и заднюю стенки, с размешенными в нем измерителем перемещений с поворотной осью вращения, установленной в подшипниках, источником питания и регистрирующим устройством в виде платы обработки с дисплеем и кнопками управления, размещенными на лицевой стенке составного корпуса, трос с прикрепленным к нему замыкающим элементом в виде гири, взаимодействующий с объектом измерений, и шкив, размещенный со стороны задней стенки составного корпуса и охватываемый тросом, RU 58554 U1, E01C 23/07, 27.11.2006.
В указанном устройстве линейные перемещения троса преобразуются в электрический сигнал.
Трос в известном устройстве конструктивно не входит в объем преобразователя перемещений, это снижает компактность конструкции, а наличие гири в устройстве дополнительно увеличивает его массу и габариты.
Известен электронный прогибомер, включающий составной корпус с отверстием в наружной стенке, измерительный преобразователь угла с поворотной осью вращения, размещенный в корпусе, шкив, сопряженный с осью вращения, подшипниковый узел, спиральную пружину, плоскость размещения которой перпендикулярна поворотной оси вращения и трос, проходящий через отверстие и взаимодействующий с объектом измерения, связанный одним концом со шкивом и имеющий на другом конце зацеп для крепления к объекту измерения, RU 60203 U1, G01B 7/00, Н03М 1/00, 10.01.2007.
Данное техническое решение принято за ближайший аналог настоящей полезной модели.
Однако оно обладает недостатками.
В известном устройстве «ближайшего аналога» намоточная катушка расположена на оси измерительного преобразователя, а при намотке троса на катушку с каждым новым рядом намотки увеличивается диаметр на который наматывается трос, что приводит к различным измерениям длины троса и снижает точность измерений тем больше, чем больше рядов троса уложено на катушке.
Кроме того, диапазон измерений в таком устройстве определяется длиной входящего в него троса, который ограничен габаритами устройства, что снижает его эксплуатационные возможности.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей увеличить диапазон работы, повысить точность при проведении измерений, уменьшить осевые габариты и расширить эксплуатационные возможности преобразователя.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в выполнении намоточного устройства, содержащего намоточную катушку, подшипниковый узел, вал и спиральную пружину, в расположении его параллельно измерительному преобразователю со шкивом, в наличии кинематической связи намоточной катушки намоточного устройства и шкива измерительного преобразователя, в выполнении троса со съемным удлинителем и в установке уплотнительной манжеты в отверстии составного корпуса для прохождения троса.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что преобразователь линейных перемещений включает составной корпус, вал, измерительный преобразователь угла и шкив, установленные на вале, подшипниковый узел, спиральную плоскую пружину, трос, связанный с объектом измерения и шкивом и снабженный зацепом, и отверстие для троса.
Внутри составного корпуса выполнена внутренняя стенка, на которой закреплен измерительный преобразователь угла. Внутренняя стенка имеет отверстие для размещения намоточного устройства.
Намоточное устройство содержит намоточную катушку, подшипниковый узел, вал с поворотной осью вращения и спиральную пружину. Спиральная пружина размещена с одной стороны вала, а с другой его стороны - намоточная катушка. Плоскость расположения спиральной пружины перпендикулярна поворотной оси вращения вала.
Намоточное устройство расположено параллельно оси вращения вала измерительного преобразователя угла со шкивом.
Шкив кинематически связан посредством троса с намоточной катушкой. Трос выполнен со съемным удлинителем троса. Съемный удлинитель троса размещен между зацепом и объектом измерений.
В составном корпусе выполнено отверстие и установлена защитная уплотнительная манжета, которая сопряжена с тросом.
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 - преобразователь линейных перемещений в разрезе;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Преобразователь линейных перемещений содержит:
Составной корпус - 1,
отверстие (в корпусе 1) - 2,
внутреннюю стенку (в корпусе 1) - 3,
отверстие (в стенке 3) - 4.
Измерительный преобразователь угла (закреплен на стенке 3) - 5,
вал с поворотной осью вращения (для преобразователя 5) - 6,
шкив (на валу 6) - 7.
Намоточное устройство (в отверстии 4) - 8,
подшипниковый узел (устройства 8) - 9,
вал с поворотной осью вращения (для узла 9) - 10,
намоточную катушку (на валу 10) - 11,
спиральную плоскую пружину (устройства 8) - 12.
Трос (для шкива 7 и катушки 11) - 13,
зацеп (на тросе 13) - 14.
Защитная манжета (для троса 13 в отверстии 2) - 15.
Съемный удлинитель троса (на тросе 13) - 16,
дополнительный трос (удлинителя 16) - 17,
зацепы (удлинителя 16) - 18.
Объект измерений 19.
Преобразователь линейных перемещений включает составной корпус 1, измерительный преобразователь угла 5 со шкивом 7, намоточное устройство 8 с намоточной катушкой 11 и трос 13.
Внутри составного корпуса 1 выполнена внутренняя стенка 3, на которой закреплен измерительный преобразователь угла 5. Внутренняя стенка 3 имеет отверстие 4 для размещения намоточного устройства 8.
Намоточное устройство 8 содержит намоточную катушку 11, подшипниковый узел 9, вал с поворотной осью вращения 10 и спиральную плоскую пружину 12. Спиральная плоская пружину 12 размещена с одной стороны вала 10, а с другой стороны вала 10 размещена намоточная катушка 11. Плоскость расположения спиральной плоской пружины 12 выполнена перпендикулярно поворотной оси вращения вала 10.
Намоточное устройство 8 расположено параллельно оси вращения вала 6 измерительного преобразователя угла 5 со шкивом 7.
Шкив 7 кинематически связан посредством троса 13 с намоточной катушкой 11. Шкив 7 выполнен со съемным удлинителем троса 16, размещенным между зацепом 14 и объектом измерений 19. Съемный удлинитель троса 16 содержит дополнительный трос 17, на концах которого установлены зацепы 18.
В составном корпусе 1 выполнено отверстие 2 и установлена защитная манжета 15, которая сопряжена с тросом 13.
Измерительный преобразователь угла 5 может быть выполнен, например, в виде магнитного преобразователя угла (RU 72320 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008), или другого известного углового преобразователя.
Для обеспечения электропитания измерительного преобразователя угла и связи с регистрирующим устройством, например с компьютером (не показан) служит разъем.
Преобразователь линейных перемещений осуществляет измерение следующим образом.
Составной корпус 1 преобразователя линейных перемещений 5 закрепляют неподвижно относительно объекта измерений 19. Конец троса 13 посредством зацепа 14 закрепляют на объекте измерений 19 и подключают преобразователь линейных перемещений 5 к источнику электропитания и регистрирующему устройству (не показаны). Натяжение троса 13 при закреплении его на объекте измерений 19 обеспечивается спиральной плоской пружиной 12.
При перемещении объекта измерений 19 положение конца троса 13, закрепленного на объекте измерений 19, через съемный удлинитель троса 16, изменяется, при этом он наматывается на намоточную катушку 11. Так как трос 13, кроме того, охватывает шкив 7, то это приводит к угловому повороту шкива 7 вместе с валом 6 измерительного преобразователя угла 5, который преобразует угловые перемещения вала 6 в электрический сигнал (пропорциональный) соответствующий величине этого поворота.
Информация о перемещении объекта 19 через разъем связи передается в регистрирующее устройство (не показано).
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить точность измерений перемещений троса, так как, не требуется компенсация от увеличения диаметра намотки на намоточной катушке, уменьшить осевые габариты устройства, за счет параллельного размещения преобразователя и намоточной катушки, расширить диапазон работы и эксплуатационные возможности устройства путем введения съемного удлинителя троса.
Установка намоточного устройства 8 с намоточной катушкой 11 и кинематическая связь шкива 7 измерительного преобразователя угла 5 и намоточной катушки 11 обеспечивает прямой отсчет угловых перемещений шкива 7, а, следовательно, и прямой отсчет линейных перемещений троса 13, что повышает точность измерений. При этом трос 13 охватывает шкив 7 один раз в один ряд, что также повышает точность измерений.
Введение кинематической связи намоточной катушки 11 и шкива 7 измерительного преобразователя 5 посредством троса 13 обеспечивает разделение функций отсчета перемещений и намотки троса 13, возлагая их, соответственно, на шкив 7 преобразователя 5 и намоточную катушку 11.
Размещение поворотной оси вращения вала 10 подшипникового узла 9 намоточного устройства 8 параллельно валу 6 измерительного преобразователя 5 обеспечивает уменьшение осевых габаритов преобразователя.
Расположение подшипникового узла 9 между намоточной катушкой 11 и спиральной плоской пружиной 12 обеспечивает приложение нагрузки с разных сторон поворотной оси вращения вала 10 подшипникового узла 9, что исключает его заклинивание и повышает надежность работы преобразователя и удобство при сборке и его ремонте.
Введение в корпус 1 защитной манжеты 15, сопрягаемой с тросом 13, обеспечивает его охват и препятствует попаданию пыли и влаги в объем преобразователя, обеспечивая его герметичность и повышая безопасность работы, что расширяет эксплуатационные возможности при применении преобразователя.
Снабжение устройства съемным удлинителем троса 16, один конец которого связан с зацепом 14, а другой с объектом измерений 19, обеспечивает возможность увеличения размера троса 13 при том же диапазоне линейных измерений и тех же габаритах, тем самым появляется возможность использовать преобразователь для измерений с удлинителями троса различной длины, а это увеличивает диапазон работы устройства и расширяет эксплуатационные возможности преобразователя линейных перемещений.
Предложенный преобразователь линейных перемещений изготовлен промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», и проведенные испытания опытной партии, обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».
Преобразователь линейных перемещений, включающий составной корпус, вал, измерительный преобразователь угла и шкив, установленные на вале, подшипниковый узел, спиральную плоскую пружину, трос, связанный с объектом измерения и шкивом и снабженный зацепом, и отверстие для троса, отличающийся тем, что внутри составного корпуса выполнена внутренняя стенка, на которой закреплен измерительный преобразователь угла, имеющая отверстие для размещения намоточного устройства, содержащего намоточную катушку, подшипниковый узел, вал с поворотной осью вращения и спиральную плоскую пружину, размещенную с одной стороны вала, плоскость расположения которой перпендикулярна его поворотной оси вращения, при размещении с другой стороны вала намоточной катушки, и расположенного параллельно оси вращения вала измерительного преобразователя угла со шкивом, кинематически связанным посредством троса с намоточной катушкой, выполненного со съемным удлинителем троса, размещенным между зацепом и объектом измерений, и в составном корпусе выполнено отверстие и установлена защитная уплотнительная манжета, которая сопряжена с тросом.
