RU166021U1

RU166021U1 - MAGNET CORNER CONVERTER

Info

Publication number: RU166021U1
Application number: RU2016118922/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Поляков; Игорь Николаевич Степаненков; Дмитрий Александрович Виноградов
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, вал, установленный в шарикоподшипниках и имеющий углубление, выполненное по оси вала, магнит, размещенный в углублении вала, плату обработки с магниточувствительным элементом, отличающийся тем, что к корпусу преобразователя присоединен фланец, выполненный с цилиндрическим выступом, расположенным в цилиндрической проточке, выполненной в валу, снабженным опорным основанием с центральным отверстием и имеющим полость, в которой расположена плата обработки с магниточувствительным элементом, закрепленная на опорном основании и установленная в плоскости коаксиально размещенных относительно нее шарикоподшипников, при этом диаметр центрального отверстия больше диаметра магнита и радиальных размеров магниточувствительного элемента.A magnetic angle transducer comprising a housing, ball bearings, a shaft mounted in ball bearings and having a recess made along the shaft axis, a magnet located in the shaft recess, a processing board with a magnetically sensitive element, characterized in that a flange made with a cylindrical protrusion is attached to the transducer case located in a cylindrical groove made in the shaft, provided with a support base with a Central hole and having a cavity in which there is a processing board with magnetocouple a solid element mounted on a support base and installed in the plane of ball bearings coaxially placed relative to it, the diameter of the central hole being larger than the diameter of the magnet and the radial dimensions of the magnetically sensitive element.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения угловых размеров при эксплуатации в условиях повышенных нагрузок, где требуются малые осевые габариты конструкции.The utility model relates to measuring technique and can be used to measure angular dimensions during operation under high loads, where small axial dimensions of the structure are required.

Известен датчик перемещения, относящийся к устройствам, контролирующим перемещение объекта, и содержащий корпус, в котором закреплен магниточувствительный элемент в виде преобразователя Холла и размещен вращающийся диск с постоянными магнитами, связанный с объектом измерений, RU №2190830 С2, G01B7/00, 10.10.2002.A known displacement sensor related to devices controlling the movement of an object, and comprising a housing in which a magnetically sensitive element is mounted in the form of a Hall transducer and a rotating disk with permanent magnets is connected, is connected with the measurement object, RU No. 2190830 C2, G01B7 / 00, 10.10.2002 .

Недостатками известного датчика являются малый диапазон работы -до 120 угловых градусов и большие габариты, что снижает его функциональные и эксплуатационные возможности.The disadvantages of the known sensor are the small operating range of up to 120 angular degrees and large dimensions, which reduces its functional and operational capabilities.

Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус с отверстием, шарикоподшипники, расположенные в отверстии корпуса и установленные на валу, имеющем углубление, выполненное по оси вала для размещения цилиндрического магнита, и плату обработки с магниточувствительным элементом, закрепленную на корпусе, Проспект фирмы «RENISHAW», apply innovation «RE36 siries rotary encoders», С.1 -8, 2003-2007.Known magnetic angle Converter containing a housing with a hole, ball bearings located in the housing bore and mounted on a shaft having a recess made along the axis of the shaft to accommodate a cylindrical magnet, and a processing board with a magnetically sensitive element mounted on the housing, RENISHAW Prospectus, apply innovation “RE36 siries rotary encoders”, pp. 1-8, 2003-2007.

В известном преобразователе шарикоподшипники расположены последовательно с магниточувствительным элементом и платой обработки, а это увеличивает осевые габариты преобразователя, что снижает его эксплуатационные возможности.In the known converter, ball bearings are arranged in series with the magnetically sensitive element and the processing board, and this increases the axial dimensions of the converter, which reduces its operational capabilities.

Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, основные шарикоподшипники и дополнительные шарикоподшипники, установленные в корпусе, основной вал и дополнительный вал, расположенные в основных и дополнительных шарикоподшипниках и снабженные ведущим и ведомым зубчатыми колесами с числом зубьев на зубчатых венцах отличных на единицу, кинематически связанными друг с другом, основной магнит и дополнительный магнит, установленные на основном и дополнительном валах, плату обработки, скрепленную с корпусом, два магниточувствительных элемента, расположенные на плате обработки, имеющей возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов, электрически связанных с платой обработки, при этом оси основного и дополнительного валов расположены параллельно, а основной и дополнительный магниты сопряжены с соответствующими из двух магниточувствительными элементами, установленными с зазором по отношению к ним, RU №138033 Ul, G01B7/30, 27.02.2014.Known magnetic angle Converter containing the housing, the main ball bearings and additional ball bearings installed in the housing, the main shaft and the additional shaft located in the main and additional ball bearings and equipped with a drive and driven gears with the number of teeth on the gears different by one kinematically connected to each other with the other, a main magnet and an additional magnet mounted on the main and additional shafts, a processing board bonded to the housing, two magnetic senses elements located on the processing board, with the ability to convert signals from two magnetically sensitive elements electrically connected to the processing board, while the axes of the main and additional shafts are parallel, and the main and additional magnets are paired with the corresponding of the two magnetosensitive elements installed with a gap of relation to them, RU No. 138033 Ul, G01B7 / 30, 02.27.2014.

Известный преобразователь обладает сложной конструкцией из-за наличия двух подшипниковых узлов, двух магниточувствительных элементов, зубчатой передачи и сложной схемой обработки сигналов от двух магнитов.The known converter has a complex structure due to the presence of two bearing units, two magnetically sensitive elements, gear transmission and a complex signal processing circuit from two magnets.

Кроме того, подшипниковые узлы расположены в общей плоскости, что увеличивает радиальные габариты преобразователя, а плата с магниточувствительными элементами расположена последовательно по отношению к подшипниковым узлам, что одновременно увеличивает и осевые габариты преобразователя. Это снижает его использование в малогабаритной аппаратуре и эксплуатационные возможности преобразователя.In addition, the bearing units are located in a common plane, which increases the radial dimensions of the transducer, and the board with magnetically sensitive elements is located in series with respect to the bearing units, which simultaneously increases the axial dimensions of the transducer. This reduces its use in small equipment and the operational capabilities of the converter.

Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, вал, установленный в шарикоподшипниках и имеющий углубление, выполненное по оси вала, магнит, размещенный в углублении вала, плату обработки с магниточувствительным элементом, RU №72318 U1, G01B7/30, 10.04.2008.Known magnetic angle Converter containing a housing, ball bearings, a shaft mounted in ball bearings and having a recess made along the axis of the shaft, a magnet located in the recess of the shaft, a processing board with a magnetically sensitive element, RU No. 72318 U1, G01B7 / 30, 04/10/2008.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей полезной модели.This technical solution was adopted as the closest analogue of this utility model.

Преобразователь ближайшего аналога имеет простую конструкцию и может использоваться в условиях повышенных нагрузок, где требуется высокая жесткость и надежность конструкции.The closest analog converter has a simple design and can be used under high loads, where high rigidity and reliability of the structure are required.

Однако в преобразователе ближайшего аналога шарикоподшипники, магниточувствительный элемент и плата обработки расположены последовательно, что увеличивает его осевые габариты, а плата обработки с магниточувствительным элементом размещена вне плоскости шарикоподшипников, что снижает компактность конструкции и эксплуатационные возможности, ограничивающие в совокупности использование его в аппаратуре с малыми осевыми размерами.However, in the converter of the closest analogue, ball bearings, a magnetically sensitive element and a processing board are arranged in series, which increases its axial dimensions, and a processing board with a magnetically sensitive element is located outside the plane of the ball bearings, which reduces the compact design and operational capabilities, which together limit its use in equipment with small axial the dimensions.

Кроме того, шарикоподшипники в преобразователе ближайшего аналога (для обеспечения заданных корпусом габаритов) имеют радиальные размеры меньше диаметра платы обработки и последовательное расположение шарикоподшипников с ограничением по радиальным размерам снижает их нагрузочную способность, что ухудшает эксплуатационные возможности преобразователя.In addition, the ball bearings in the converter of the closest analogue (to ensure the dimensions specified by the housing) have radial dimensions smaller than the diameter of the processing board and the sequential arrangement of ball bearings with a limited radial size reduces their load capacity, which affects the operational capabilities of the converter.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить и расширить эксплуатационные возможности преобразователя.The present utility model is based on the solution of a problem that allows to increase and expand the operational capabilities of the converter.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в уменьшении осевых габаритов с возможностью использования преобразователя в аппаратуре с малыми продольными размерами, в повышении нагрузочной способности шарикоподшипников.The technical result of this utility model is to reduce the axial dimensions with the possibility of using the Converter in equipment with small longitudinal dimensions, to increase the load capacity of ball bearings.

Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, магнитный преобразователь угла содержит корпус, шарикоподшипники, вал, установленный в шарикоподшипниках и имеющий углубление, выполненное по оси вала, магнит, размещенный в углублении вала, плату обработки с магниточувствительным элементом. According to a utility model, this problem is solved due to the fact that the magnetic angle transducer comprises a housing, ball bearings, a shaft installed in ball bearings and having a recess made along the shaft axis, a magnet placed in the shaft recess, a processing board with a magnetically sensitive element.

К корпусу преобразователя присоединен фланец, выполненный с цилиндрическим выступом.A flange made with a cylindrical protrusion is attached to the converter housing.

Цилиндрический выступ расположен в цилиндрической проточке. Цилиндрическая проточка выполнена в валу.The cylindrical protrusion is located in a cylindrical groove. A cylindrical groove is made in the shaft.

Цилиндрический выступ снабжен опорным основанием с центральным отверстием.The cylindrical protrusion is provided with a support base with a central hole.

Цилиндрический выступ имеет полость.The cylindrical protrusion has a cavity.

В полости расположена плата обработки с магниточувствительным элементом.A processing board with a magnetically sensitive element is located in the cavity.

Плата обработки закреплена на опорном основании и установлена в плоскости коаксиально размещенных относительно нее шарикоподшипников.The processing board is fixed on the support base and installed in the plane of ball bearings coaxially placed relative to it.

При этом диаметр центрального отверстия больше диаметра магнита и радиальных размеров магниточувствительного элемента.The diameter of the central hole is larger than the diameter of the magnet and the radial dimensions of the magnetically sensitive element.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».The applicant has not identified sources containing information on technical solutions identical to this utility model, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:The essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict:

на фиг. 1 - магнитный преобразователь угла, разрез;in FIG. 1 - magnetic angle transducer, section;

на фиг. 2 - магнитный преобразователь угла, изометрия с вырезом четверти;in FIG. 2 - magnetic angle transducer, isometry with a quarter cut;

на фиг. 3 - вал с цилиндрическим выступом, изометрия с вырезом четверти;in FIG. 3 - shaft with a cylindrical protrusion, isometry with a quarter cut;

на фиг 4 - фланец с цилиндрическим выступом, изометрия с вырезом четверти.in Fig 4 - a flange with a cylindrical protrusion, isometry with a quarter cut.

Магнитный преобразователь угла содержит:Magnetic angle transducer contains:

Корпус - 1,Building 1,

шарикоподшипники (в корпусе 1) - 2.ball bearings (in housing 1) - 2.

Вал - 3,Val - 3,

углубление (в валу 3) - 4,recess (in shaft 3) - 4,

цилиндрическая проточка (в валу 3) - 5.cylindrical groove (in shaft 3) - 5.

Магнит (в углублении 4) - 6.Magnet (in recess 4) - 6.

Плата обработки (в плоскости коаксиально размещенных относительно нее шарикоподшипников 2) - 7,Processing board (in the plane of ball bearings 2 coaxially placed relative to it) - 7,

магниточувствительный элемент (на плате 7) - 8. magnetically sensitive element (on board 7) - 8.

Фланец - 9,Flange - 9,

цилиндрический выступ (во фланце 9 и расположен в проточке 5) - 10,a cylindrical protrusion (in the flange 9 and is located in the groove 5) - 10,

опорное основание (выступа 10) - 11,supporting base (protrusion 10) - 11,

центральное отверстие (в основании 11) - 12.the central hole (in the base 11) is 12.

Полость (во фланце 9) - 13.Cavity (in flange 9) - 13.

Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1, шарикоподшипники 2, вал 3, установленный в шарикоподшипниках 2 и имеющий углубление 4, выполненное по оси вала 3, магнит 6, размещенный в углублении 4 вала 3, плату обработки 7 с магниточувствительным элементом 8.The magnetic angle transducer comprises a housing 1, ball bearings 2, a shaft 3 mounted in ball bearings 2 and having a recess 4 made along the axis of the shaft 3, a magnet 6 located in the recess 4 of the shaft 3, a processing board 7 with a magnetically sensitive element 8.

К корпусу 1 преобразователя присоединен фланец 9, выполненный с цилиндрическим выступом 10.To the housing 1 of the Converter is attached a flange 9 made with a cylindrical protrusion 10.

Цилиндрический выступ 10 расположен в цилиндрической проточке 5.The cylindrical protrusion 10 is located in the cylindrical groove 5.

Цилиндрическая проточка 5 выполнена в валу 3.The cylindrical groove 5 is made in the shaft 3.

Цилиндрический выступ 10 снабжен опорным основанием 11 с центральным отверстием 12.The cylindrical protrusion 10 is provided with a support base 11 with a Central hole 12.

Цилиндрический выступ 10 имеет полость 13.The cylindrical protrusion 10 has a cavity 13.

В полости 13 расположена плата обработки 7 с магниточувствительным элементом 8.In the cavity 13 there is a processing board 7 with a magnetically sensitive element 8.

Плата обработки 7 закреплена на опорном основании 11 и установлена в плоскости коаксиально размещенных относительно нее шарикоподшипников 2.The processing board 7 is fixed to the support base 11 and installed in the plane of the ball bearings 2 coaxially arranged relative to it.

Диаметр центрального отверстия 12 больше диаметра магнита 6 и радиальных размеров магниточувствительного элемента 8.The diameter of the Central hole 12 is larger than the diameter of the magnet 6 and the radial dimensions of the magnetically sensitive element 8.

Между магниточувствительным элементом 8 и магнитом 6 имеется зазор.Between the magnetosensitive element 8 and the magnet 6 there is a gap.

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.The magnetosensitive element 8 is a special chip (for example, 2SA-10 from Sentron AG), which uses the Hall effect, and the magnetic field strength is determined in two mutually perpendicular directions.

Для соединения преобразователя с регистрирующим устройством (условно не показано) служит кабель связи (изображен условно), который размещен в держателе кабеля (см. фиг. 1). Держатель кабеля предохраняет плату обработки 7 от пыли и влаги.To connect the transducer with a recording device (not shown conditionally), a communication cable (shown conditionally) is used, which is located in the cable holder (see Fig. 1). The cable holder protects the processing board 7 from dust and moisture.

Магнитный преобразователь угла осуществляет измерения следующим образом.The magnetic angle transducer measures as follows.

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 (условно не показано) по кабелю связи.When the shaft 3 is rotated with the magnet 6, the parameters of the electromagnetic field affecting the magnetically sensitive element 8 change, which registers the angle of rotation of the magnet 6 and converts it together with other electric elements (shown conditionally) of the processing board 7 into an electrical signal of the required format, proportional to the rotation value and transmitted to the registration device (not shown conditionally) via a communication cable.

Выполнение вала 3 с цилиндрической проточкой 5 обеспечивает, размещение в ее габаритах цилиндрического выступа 10 и опорного основания 11 фланца 9, что уменьшает осевые габариты преобразователя.The implementation of the shaft 3 with a cylindrical groove 5 ensures placement in its dimensions of the cylindrical protrusion 10 and the support base 11 of the flange 9, which reduces the axial dimensions of the Converter.

Расположение платы обработки 7 с магниточувствительным элементом 8 в плоскости шарикоподшипников 2 уменьшает осевые габариты преобразователя и обеспечивает его использование в аппаратуре с малыми продольными размерами, что повышает и расширяет его эксплуатационные возможности.The location of the processing board 7 with a magnetically sensitive element 8 in the plane of ball bearings 2 reduces the axial dimensions of the transducer and ensures its use in equipment with small longitudinal dimensions, which increases and expands its operational capabilities.

Расположение платы обработки 7 с магниточувствительным элементом 8 в полости 13 фланца 9 (внутри преобразователя) обеспечивает ее дополнительную защиту от механических воздействий, что повышает эксплуатационные возможности преобразователя.The location of the processing board 7 with a magnetically sensitive element 8 in the cavity 13 of the flange 9 (inside the transducer) provides its additional protection against mechanical influences, which increases the operational capabilities of the transducer.

Расположение шарикоподшипников 2 коаксиально плате обработки 7, обеспечивает их максимальный размер в заданных габаритах конструкции и позволяет использовать шарикоподшипники 2 с большой нагрузочной способностью и эксплуатировать преобразователь при жестких механических воздействиях, что повышает и расширяет его эксплуатационные возможности.The location of the ball bearings 2 coaxially to the processing board 7, ensures their maximum size in the specified dimensions of the design and allows the use of ball bearings 2 with high load capacity and operate the converter under severe mechanical stresses, which increases and expands its operational capabilities.

Предложенный магнитный преобразователь угла изготовлен промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», что подтверждают испытания опытной партии, и это обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».The proposed magnetic angle transducer was manufactured industrially at OJSC SKB IS, which is confirmed by tests of an experimental batch, and this, according to the applicant, determines its compliance with the criterion of “industrial applicability”.

Claims

A magnetic angle transducer comprising a housing, ball bearings, a shaft mounted in ball bearings and having a recess made along the shaft axis, a magnet located in the shaft recess, a processing board with a magnetically sensitive element, characterized in that a flange made with a cylindrical protrusion is attached to the transducer body located in a cylindrical groove made in the shaft, provided with a support base with a Central hole and having a cavity in which there is a processing board with magnetocouple a solid element mounted on a support base and installed in the plane of ball bearings coaxially placed relative to it, the diameter of the central hole being larger than the diameter of the magnet and the radial dimensions of the magnetically sensitive element.