Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ РАЗВОРОТА КОРПУСА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ВРАЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для ограничения разворота корпуса преобразователя круговых вращений вала в код при его контроле или использовании в станках и приборах.

Для соединения валов фотоэлектрических, индуктивных, потенциометрических и других преобразователей кругового движения с валами вращающихся элементов приборов и станков обычно используются разнообразные компенсационные муфты, позволяющие компенсировать погрешности их взаимного расположения, такие как несоосность, перекосы, осевые и радиальные биения (см. С.М. Латыев «Компенсация погрешностей в оптических приборах». Л, Машиностроение, 1985, с.215-220).

Недостатком компенсационных муфт является то, что они передают движение с одного вала на другой с погрешностями, зависящими от значений погрешностей взаимного расположения валов, которые вызывают погрешности передачи вращения, превосходящие погрешности самих преобразователей, и которые невозможно учесть.

Известно также устройство, состоящее из двух последовательно расположенных параллелограммных механизмов, фиксирующее корпус (статор) кругового измерительного преобразователя от разворотов относительно собственного вала с обеспечением других возможных его подвижек (см. Б.Н. Иванов «Фиксирующее устройство круговых измерительных преобразователей». Оптико-механическая промышленность, №6, 1984, с.49-51). Недостатком устройства является сложность конструкции и недостаточно высокая точность ограничения разворотов из-за большого количества кинематических звеньев устройства.

Наиболее близким по технической сущности является авторское свидетельство №1647224 на «Устройство для ограничения поворота статора преобразователя круговых перемещений». Устройство содержит основание с закрепленной на нем направляющей вращения, установленный на направляющей вращения рычаг с закрепленной на нем стойкой, шарнирно связанный со стойкой параллелограммный механизм со сферическими шарнирами между его звеньями, пружины растяжения, попарно стягивающие элементы сферических шарниров, закрепленных соответственно на стойке и звене (шатуне) параллелограммного механизма, закрепленного на корпусе преобразователя круговых перемещений, причем рычаг закреплен так, что его ось перпендикулярна плоскости параллелограммного механизма.

Данное устройство является более простым по сравнению с вышеописанным устройством с двумя пареллограммами и работающим более точно, однако оно также обладает недостаточной точностью ограничения поворота корпуса преобразователя из-за погрешностей звеньев и шарниров параллелограммного механизма, входящего в его состав, и сложностью конструкции последнего. Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности работы и упрощение конструкции устройства для ограничения поворота корпуса преобразователя поворота вала в код, что обеспечивается достижением технического результата за счет уменьшения числа кинематических звеньев устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для ограничения поворота корпуса преобразователя поворота вала в код, содержащем основание с закрепленной на нем направляющей вращения, рычаг с закрепленной на нем стойкой, звено, закрепленное на корпусе преобразователя поворота вала в код, пружины, осуществляющие силовое замыкание звена и рычага со стойкой, а также глухую муфту, соединяющую вал преобразователя с поворачивающимся валом исполнительного или исследуемого изделия, новым является то, что направляющая вращения выполнена в виде упругой плоской пружины, один конец которой закреплен на основании, а другой конец пружины закреплен на рычаге, рычаг и закрепленная на нем стойка выполнены в виде прямоугольной плоской пластины, свободный плоский рабочий конец которой упирается в два сферических наконечника, установленных на концах звена, закрепленного на корпусе преобразователя, причем ось упругой направляющей вращения параллельна линии, проходящей через центры сферических наконечников.

Данное решение позволяет повысить точность работы и упростить конструкцию устройства за счет существенного уменьшения числа подвижных звеньев в его конструкции (исключить параллелограммный механизм со сферическими шарнирами), при одновременном обеспечении 5-ти степеней подвижности корпусу преобразователя за исключением поворота вокруг оси собственного вала.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом. На нем изображено основание 1, на котором одним концом закреплена плоская пружина 2, второй конец которой закреплен на плоском прямоугольном рычаге 3. Рычаг 3 замыкается двумя пружинами растяжения 4 своей плоской рабочей поверхностью на сферические наконечники, которые могут быть выполненные в виде шаров 5, установленных на расстоянии L друг от друга в конические лунки на концах звена 6, закрепленного на корпусе преобразователя 7. Основание 1 установлено так, что ось упругой направляющей вращения, создаваемая пружиной 2 и основанием 1, параллельна линии, проходящей через центры сферических наконечников. Вал 8 преобразователя соединен глухой муфтой 9 с вращающимся валом 10 исполнительного или исследуемого изделия 11.

Устройство работает следующим образом. При вращении вала 10 исполнительного или исследуемого изделия 11 его поворот передается глухой муфтой 9 на поворот вала 8 преобразователя вокруг оси Z его корпуса 7. Возникающий на корпусе 7 преобразователя момент вращения вокруг оси Z передается звеном 6 и сферическими наконечниками 5 на рычаг 3 и через плоскую пружину 2 на основание 1. Реакция основания 1 на вращающий момент создает уравновешивающий реактивный момент, ограничивающий поворот корпуса 7 преобразователя вокруг оси Z.

Из-за радиальных и осевых биений подшипников преобразователя и исполнительного или исследуемого изделия, а также погрешностей глухой муфты и других причин корпус преобразователя при вращении вала 8 должен иметь 5 степеней свободы относительно неподвижной пространственной системы координат X, Y, Z. Для точного функционирования преобразователя необходимо ограничить разворот его корпуса только вокруг оси Z (оси собственного вала), обеспечив возможность смещения вдоль этой оси, а также смещения и развороты относительно осей X, Y.

Благодаря тому, что закрепленное на корпусе преобразователя звено 6 замыкается пружинами растяжения 4 на плоскую рабочую поверхность рычага 3 сферическими шарами 5, в двух точках контакта Р шаров с плоской рабочей поверхностью рычага 3, являющимися кинематическими парами высшего класса, то эти кинематические пары отнимают у корпуса преобразователя только две степени свободы: поворот вокруг оси Z и смещение вдоль оси X (см. Латыев С.М. «Конструирование точных (оптических) приборов», СПб, Политехника, 2007, с.33-35).

Но так как рычаг может поворачиваться вокруг оси упругого шарнира, параллельной оси Y, то его рабочая поверхность при этом повороте перемещается вдоль оси X, не ограничивая подвижность корпуса преобразователя вдоль этой оси. Таким образом, корпус преобразователя обладает 5-ю степенями свободы относительно пространственных осей X, Y, Z за исключением разворота вокруг оси Z.

Заявляемое устройство по сравнению с прототипом не содержит параллелограмма, вносящего погрешности в его работу, и имеет всего два кинематических сопряжения звеньев: звена 6 сопряженного через две высшие кинематические пары с плоской рабочей поверхностью рычага 3 и сопряжение рычага 3 с основанием 1 через упругий шарнир. Известно (см. Справочник конструктора оптико-механических приборов под ред. В.А. Панова, Л., Машиностроение 1980, с.456-490), что высшие кинематические пары и упругие шарниры обладают меньшими погрешностями по сравнению с низшими кинематическими парами, по которым сопрягались звенья прототипа, поэтому точность заявляемого устройства будет существенно выше точности прототипа.