RU2213414C1

RU2213414C1 - Photoelectric angle converter

Info

Publication number: RU2213414C1
Application number: RU2002106588/09A
Authority: RU
Inventors: В.В. Лапин; В.А. Войцеховский; В.П. Семенов; И.Н. Степаненков; Н.Х. Алеева; Г.П. Суслов
Original assignee: Закрытое акционерное общество завод "Измерон"
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-27

Abstract

FIELD: automatic control and computer engineering. SUBSTANCE: photoelectric angle converter that can be used for analog-to-digital conversion of angular position of shaft into digital code to obtain digital information from controlled entities and to enter it into digital controlling and computing machines has case with bore accommodating guide cylinder, coded shaft mounted in ball bearings, coded and read-out disks, holders for emitters, photodetectors, and read-out disk with base holes coupled with guide cylinder. Additional bore is made in case which is diametrically opposite to guide cylinder and additional guide cylinder is mounted; holders are provided with additional base holes; both cylinders are coupled with base holes of holders and the latter are rigidly and sequentially joined to case. EFFECT: enhanced reliability of information channels. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для аналого-цифрового преобразования углового положения вала в цифровой код для получения цифровой информации от управляемых объектов и ввода ее в цифровые управляющие и вычислительные машины. The invention relates to automation and computer technology and can be used for analog-to-digital conversion of the angular position of the shaft into a digital code to obtain digital information from controlled objects and enter it into digital control and computing machines.

Известен фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели с излучателями, фотоприемниками и считывающим диском, при этом держатели излучателей и фотоприемников связаны друг с другом посредством микрометренных винтов, резьбовая часть которых сопряжена с держателем фотоприемников, а стержневая часть по плотной посадке сопряжена с держателем излучателей, см. Преснухин Л.Н. "Фотоэлектрические преобразователи информации". М.: Машиностроение, 1974, рис.152, с. 303. Known photoelectric angular displacement transducer, comprising a housing, an encoded shaft mounted in ball bearings, encoded and read disks, holders with emitters, photodetectors and a read disk, while the holders of emitters and photodetectors are connected to each other by micrometer screws, the threaded part of which is coupled to the holder photodetectors, and the rod part is tightly coupled to the holder of emitters, see Presnukhin L.N. "Photoelectric information converters." M.: Engineering, 1974, Fig. 152, p. 303.

Недостатком этого преобразователя является малая жесткость конструкции, т. к. резьба на микрометренных винтах и держателе не обеспечивает плотного сопряжения деталей в радиальном направлении, кроме того, установка микрометренных винтов на резьбе снижает точность базирования и надежность крепления деталей при различных режимах ударных воздействий. The disadvantage of this transducer is the low structural rigidity, since the thread on the micrometer screws and the holder does not provide tight mating of the parts in the radial direction, in addition, the installation of micrometer screws on the thread reduces the accuracy of the base and the reliability of the fastening of parts under various shock conditions.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, имеющий отверстие с размещенным в нем направляющим цилиндром, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели для излучателей, фотоприемников и считывающего диска с базовыми отверстиями, сопряженными с направляющим цилиндром, см. Преобразователь первичный ППФЭ-14, ДЖГ 2.787.002 ТО, 1981, с. 13. A known photoelectric angle converter, comprising a housing having an opening with a guide cylinder placed therein, an encoded shaft mounted in ball bearings, encoded and read disks, holders for emitters, photodetectors and a read disk with base holes paired with a guide cylinder, see Primary Converter PPFE-14, DZhG 2.787.002 TO, 1981, p. thirteen.

Корпус и держатели фотоприемников связаны друг с другом посредством винтов, резьбовая часть которых сопряжена с корпусом, а стержневая - с держателем фотоприемников. Держатель фотоприемников выполнен с цилиндрическим выступом, который связан с цилиндрическим углублением в корпусе. Держатель излучателей с корпусом связан винтами и направляющим цилиндром. The housing and the holders of the photodetectors are connected to each other by screws, the threaded part of which is interfaced with the housing, and the rod part is connected to the holder of the photodetectors. The holder of the photodetectors is made with a cylindrical protrusion, which is associated with a cylindrical recess in the housing. The holder of emitters with the housing is connected by screws and a guide cylinder.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения
Однако оно обладает недостатками.This technical solution is taken as a prototype of the present invention.
However, it has disadvantages.

Связь корпуса и держателя фотоприемников обуславливает низкую жесткость конструкции и сложность сочленения излучателей, фотоприемников и информационных структур считывающего диска в угловых направлениях относительно оси устройства. Связь корпуса и держателя излучателей не обеспечивает необходимой жесткости конструкции в угловом направлении относительно оси направляющего цилиндра из-за наличия люфтов в винтовых соединениях и усложняет сочленение считывающих каналов, что сказывается на точности устройства. Попарное сочленение деталей влияет на жесткость всей конструкции, особенно при синусоидальных вибрациях с частотой более 300 Гц и накладывает ограничения использования устройства при больших перегрузках, например, в космической технике и вакуумной аппаратуре. The connection of the housing and the holder of the photodetectors leads to low structural rigidity and the complexity of articulation of the emitters, photodetectors and information structures of the readout disk in angular directions relative to the axis of the device. The connection of the housing and the holder of the emitters does not provide the necessary structural rigidity in the angular direction relative to the axis of the guide cylinder due to the presence of backlash in the screw joints and complicates the articulation of the reading channels, which affects the accuracy of the device. Pairwise articulation of parts affects the rigidity of the entire structure, especially with sinusoidal vibrations with a frequency of more than 300 Hz and imposes restrictions on the use of the device at high overloads, for example, in space technology and vacuum equipment.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи повышения надежности информационных каналов, точности измерений и уменьшение габаритов, за счет жесткой компоновки элементов. The present invention is based on the solution of the technical problem of increasing the reliability of information channels, the accuracy of measurements and reducing dimensions, due to the rigid layout of the elements.

Согласно изобретению эта задача решается таким образом, что фотоэлектрический преобразователь угла содержит корпус, имеющий отверстие с размещенным в нем направляющим цилиндром, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели для излучателей, фотоприемников и считывающего диска с базовыми отверстиями, сопряженными с направляющим цилиндром, в корпусе, диаметрально противоположно направляющему цилиндру, выполнено дополнительное отверстие и размещен дополнительный направляющий цилиндр, а в держателях выполнены дополнительные базовые отверстия, оба цилиндра сопряжены с базовыми отверстиями держателей, жестко и последовательно соединенных с корпусом. According to the invention, this problem is solved in such a way that the photoelectric angle transducer comprises a housing having an opening with a guide cylinder placed therein, an encoded shaft mounted in ball bearings, encoded and read discs, holders for emitters, photodetectors and a read disc with base holes mated to a guide cylinder, in the housing diametrically opposite to the guide cylinder, an additional hole is made and an additional guide cylinder is placed, and in the holders are made additional base holes, both cylinders are mated with the base holes of the holders, rigidly and sequentially connected to the housing.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна". The applicant has not identified sources containing information about technical solutions identical to the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. Due to the implementation of the distinguishing features of the invention (in conjunction with the features indicated in the restrictive part of the formula), important new properties of the object are achieved.

Выполнение в корпусе дополнительного направляющего цилиндра, а в держателях дополнительных базовых отверстий обеспечивает улучшение работы информационных каналов. The implementation in the housing of an additional guide cylinder, and in the holders of the additional base holes provides improved operation of the information channels.

Сопряжение направляющих цилиндров со всеми базовыми отверстиями держателей повышает надежность сочленения, исключает смещение держателей, развороты информационных каналов, резонансы элементов в конструкции устройства. The coupling of the guide cylinders with all the base holes of the holders increases the reliability of the joint, eliminates the displacement of the holders, the turns of information channels, the resonances of the elements in the design of the device.

Последовательное соединение с корпусом держателей излучателей, фотоприемников и считывающего устройства увеличивает точность измерений. Series connection with the housing of the holders of emitters, photodetectors and a reader increases the accuracy of measurements.

Жесткая компоновка всех держателей, без промежуточных соединений, способствует более точной работе преобразователя и уменьшению его габаритов. Rigid layout of all holders, without intermediate connections, contributes to more accurate operation of the converter and reduce its dimensions.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". The applicant is not aware of any publications that would contain information on the influence of the distinguishing features of the invention on the achieved technical result. In this regard, according to the applicant, it can be concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен фотоэлектрический преобразователь угла /разрез/. The invention is illustrated in the drawing, which shows a photoelectric angle transducer / section /.

Фотоэлектрический преобразователь угла содержит: корпус 1, кодируемый вал 2, подшипники 3, кодированный диск 4, считывающий диск 5, держатель 6, излучатели 7, держатель 8, фотоприемники 9, держатель 10 (диска 5), направляющий цилиндр 11, дополнительный направляющий цилиндр 12. The photoelectric angle transducer comprises: a housing 1, an encoded shaft 2, bearings 3, an encoded disk 4, a read disk 5, a holder 6, emitters 7, a holder 8, photodetectors 9, a holder 10 (disk 5), a guide cylinder 11, an additional guide cylinder 12 .

Кодируемый вал 2 установлен в шарикоподшипниках 3. Кодированный диск 4, считывающий диск 5, излучатели 7 и фотоприемники 9 образуют оптические информационные каналы. В держателе 6 выполнены отверстия для излучателей 7, а в держателе 8 - для фотоприемников 9. Считывающий диск 5 закреплен в держателе 10. В корпусе 1 имеются отверстия, в которых диаметрально противоположно друг другу выполнены направляющие цилиндры 11 и 12, с которыми сопряжены базовые отверстия держателей 6, 8, 10 излучателей 7, фотоприемников 9 и считывающего диска 5. The encoded shaft 2 is mounted in ball bearings 3. The encoded disk 4, the read disk 5, the emitters 7 and the photodetectors 9 form the optical information channels. Holes for emitters 7 are made in the holder 6, and for photodetectors 9 in the holder 8. The readout disk 5 is fixed in the holder 10. There are holes in the housing 1 in which guide cylinders 11 and 12 are made diametrically opposite to each other, with which the base holes are mated holders 6, 8, 10 of emitters 7, photodetectors 9 and read disk 5.

Фотоэлектрический преобразователь угла работает следующим образом. Photoelectric angle Converter operates as follows.

Угловое перемещение кодированного вала 2 от привода (не показан) приводит к повороту кодированного диска 4 в корпусе 1, при этом световой поток от излучателей 7, пройдя через кодированный диск 4 и считывающий диск 5, поступает на фотоприемники 9, которые не перекрыты диском 4. Таким образом, каждому углу поворота кодированного вала 2 с кодированным диском 4 присуща своя комбинация электрических сигналов, идущих с фотоприемников 9, необходимых для формирования цифрового кода преобразователя, являющихся выражением данного угла поворота. Так как держатели 6, 8, 10 излучателей 7, фотоприемников 9 и считывающего диска 5 сопряжены с направляющим цилиндром 11 и дополнительным направляющим цилиндром 12, то при воздействии на конструкцию преобразователя внешних воздействующих факторов, например, вибраций, не будет происходить смещений и воздействий держателей друг на друга с образованием резонансов в конструкции устройства. The angular movement of the encoded shaft 2 from the drive (not shown) leads to the rotation of the encoded disk 4 in the housing 1, while the luminous flux from the emitters 7, passing through the encoded disk 4 and the reading disk 5, enters the photodetectors 9, which are not blocked by the disk 4. Thus, each angle of rotation of the encoded shaft 2 with the encoded disk 4 has its own combination of electrical signals coming from the photodetectors 9, necessary for generating a digital code of the converter, which are an expression of this angle of rotation. Since the holders 6, 8, 10 of the emitters 7, the photodetectors 9, and the read disk 5 are interfaced with the guide cylinder 11 and the additional guide cylinder 12, when the design of the converter is exposed to external factors, such as vibrations, there will be no displacements and effects of the holders on another with the formation of resonances in the design of the device.

Предложенный фотоэлектрический преобразователь угла изготовлен промышленным способом в цехе завода "Измерон", а проведенные испытания подтверждают его соответствие критерию "промышленная применимость". The proposed photoelectric angle converter was manufactured industrially in the workshop of the Izmeron plant, and the tests carried out confirm its compliance with the criterion of "industrial applicability".

Предложенный фотоэлектрический преобразователь угла позволяет:
- повысить надежность информационных каналов, т.к. держатели излучателей, фотоприемников, считывающего диска сопряжены с двумя направляющими цилиндрами, выполненными в корпусе, что исключает развороты информационных каналов, смещение держателей, резонансы элементов,
- повысить точность измерений, т.к. держатели излучателей, фотоприемников, считывающего диска последовательно и жестко соединены между собой, что обуславливает совместное изменение пространственного положения элементов при внешних воздействиях,
- уменьшить габариты, т.к. держатели соединены с корпусом без промежуточных соединений.The proposed photoelectric angle converter allows you to:
- increase the reliability of information channels, as holders of emitters, photodetectors, read disk are interfaced with two guide cylinders made in the housing, which eliminates the turns of information channels, displacement of holders, resonances of elements,
- increase the accuracy of measurements, because holders of emitters, photodetectors, reading discs are sequentially and rigidly interconnected, which leads to a joint change in the spatial position of the elements under external influences,
- reduce the dimensions, because the holders are connected to the housing without intermediate connections.

Claims

A photoelectric angle converter, comprising a housing having an opening with a guide cylinder placed therein, an encoded shaft mounted in ball bearings, encoded and read discs, holders for emitters, photodetectors and a read disc with base holes mating with the guide cylinder, characterized in that case, diametrically opposite to the guide cylinder, an additional hole is made and an additional guide cylinder is placed, and additional holders are made in the holders basic holes, both cylinders mate with the base holes of the holders, rigidly and in series connected to the housing.