Устройство для измерения углов наклона объектов

 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения углов наклона, преимущественно в стендовой аппаратуре при испытаниях приборов. С целью повышения точности в устройство введена поворотная плата 9, которая через тормозное кольцо 15 связана с валом 6. Последний соединен с измерителем 3 угловых перемещений и на нем жестко закреплены уровень 7 и выходное зубчатое колесо 14 редуктора первого двигателя 10 грубой установки , который закреплен на поворотной плате 9. Второй двигатель 17 выполнен шаговым и закреплен на основании 1 и связан через дополнительный редуктор и дифференциальный винт 22 с поворотной платой 9. При больших рассогласованиях, по сигналу с уровня 7 двигатель 10 грубой установки обеспечивает быстрый поворот вала 6. Дальнейшая точная установка обеспечивается с помощью шагового двигателя 17 с минимальной дискретностью. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1Ц (s1>s G 01 С 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г1 I

1 (21) 4485356/10 (22) 19,09.88 (46) 30.03.91. Бюл. hL 12 (72) С.С. Семенов, M.Ï. Сложеникин и

Ю.В. Докучаев (53) 528.541 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 921023, кл. G 01 С 9/06, 16.05.78, Патент ГДР t4 70758, кл. G01 С 9/08,,05.01.70. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ НАКЛОНА ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения углов наклона, преимущественно в стендовой аппаратуре при испытаниях приборов. С целью повышения точности в устройство введена поворотная плата 9, которая через тормозное кольцо 15 связана с валом 6. Последний соединен с измерителем 3 угловых перемещений и на нем жестко, закреплены уровень 7 и выходное зубчатое колесо 14 редуктора первого двигателя 10 грубой установки, который закреплен на поворотной плате 9. Второй двигатель 17 выполнен шаговым и закреплен на основании 1 и связан через дополнительный редуктор и дифференциальный винт 22 с поворотной платой

9. При больших рассогласованиях, по сигналу с уровня 7 двигатель 10 грубой установки обеспечивает быстрый поворот вала 6 °

Дальнейшая точная установка обеспечивается с помощью шагового двигателя 17 с минимальной дискретностью. 3 ил.

1638549

20

30

50

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения углов наклона объектов преимущественно в стендовой аппаратуре при испытаниях приборов, чувствительных к изменению углового положения.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для измерения углов наклона объектов; нэ фиг, 2 — разрез Л вЂ” А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема соединений блоков системы управления устройством для измерения углов наклона объектов.

На основании 1 с базовой площадкой 2 установлен измеритель 3 угловых перемещений, вал 4 которого муфтой 5 соединен с валом 6, установленным в подшипниковых опорах основания 1. На валу 6 закреплен держатель 7 уровня с датчиком угла отклонения маятника (не показан). Ось чувствительности датчика параллельна оси вращения вала 4 (6), На конусной цапфе 8 основания 1 установлена своим конусным гнездом поворотная плата 9. На поворотной плате 9 установлен привод грубой установки, состоящий из первого двигателя 10 и редуктора в виде зубчатых колес 11 и 12, червяка 13 и червячного колеса 14, заштифтованного на валу 6. На червячном колесе

14 закреплено тормозное кольцо 15, торец которого пружиной 16 прижат к поверхности поворотной платы 9 и образует с последней фрикционную пару — постоянно действующий тормоз. На основании 1 установлен привод тонкой установки, состоящий из второго двигателя 17, выполненного шаговым, и дополнительного редуктора в виде зубчатых колес 18 — 21 и дифференциального винтового механизма с дифференциальным винтом 22 и гайками 23 и 24 цилиндрической формы. Гайка 23 установлена в призматическом пазу основания 1, а гайка 24 — в призматическом пазу поворотной платы 9, Пружина 25 притягивает поворотную плату 9 к основанию 1, выбирая мертвый ход в соединениях дифференциального винта 22 с гайками 23 и 24 и гаек 23 и 24 с основанием 1 и поворотной платой 9.

На колесе 21 имеются выступы 26, а на цилиндрических гайках — выступы 27, которые вместе с винтом 22 образуют винтовой ограничитель вращения. На основании 1 установлен микропереключатель 28, срабатывающий в среднем положении винта 22 с помощью кулачка 29, имеющего свободу поступательных перемещений в пазу

30 основания 1, и рычага 31 с роликом, являющийся датчиком среднего положения винта 22. При отходе дифференциального винта 22 от среднего положения в одну сторону замкнута одна пара контактов микропереключателя, а в другую — вторая пара, обеспечивая таким образом выдачу информации о наличии отхода дифференциального винта от среднего положения и о знаке отхода.

Измеритель 3 угловых перемещений электрически соединен с блоком 32 преобразования и формирования импульсов, предназначенным для усиления импульсов, их преобразования и формирования импульсов прямого и обратного хода. Блок 32 соединен с реверсивным счетчиком — индикатором 33, предназначенным для выработки информации о положении вала 4 измерителя 3 угловых перемещений и для представления информации в виде, удобном для визуального восприятия (в градусах, минутах и секундах), Реверсивный счетчик — индикатор 33 соединен с цифропечатающим устройством 34, предназначенным для регистрации результатов измерений наклонов, Блок 32 соединен с задатчиком 35 исходной точки, предназначенным для согласования исходного положения платформы с нулевым положением вала 4 измерителя 3 угловых перемещений.

Уровен ь 7 электрически соединен с усилителем 36, который соединен с блоком 37 управления, Блок 37 управления соединен с двигателем 10 грубой установки, установленным на поворотной плате 9, с микропереключателем 28 и с генератором 38 импульсов, который соединен с шаговым двигателем 17. Шаговый двигатель 17 механически соединен с поворотной платой 9 и с микропереключателем 28. Двигатель 10 грубой установки механически соединен с уровнем 7 и измерителем 3 угловых перемещений. Поворотная плата 9 механически (фрикционно) соединена с уровнем 7.

Введение поворотной платы и постоянно действующего тормоза обеспечивает суммирование двух независимых перемещений на валу измерителя угловых перемещений — первого перемещения, осуществляемого с помощью двигателя грубой установки с соответствующим редуктором, установленного на поворотной плате относительно этой платы, и второго перемещения — перемещения поворотной платы относительно основания с помощью шагового привода тонкой установки.

Устройство для измерения углов наклона объектов работает следующим образом.

Перед измерениями его устанавливают базовой площадкой 2 на платформе стола с горизонтальной осью вращения, угол наклона которой измеряют (не покаэано). Устанавливают платформу стола в

1638549

10

20

30

40

55 горизонтальное положение, Подают питание на электрические устройства. Дифференциальный винт 22 шагового привода тонкой установки приводится в исходное (среднее) положение, подготавливая таким образом шаговый привод к отработке рассогласования уровня 7 относительно горизонта, для чего с блока 37 управления подается напряжение на микропереключатель 28, с которого сигнал о наличии в знаке отхода дифференциального винта 22 от среднего положения поступает на блок 37 управления, который по этому сигналу вырабатывает команду на генератор 38 импульсов, импульсы которого приводят во вращение шаговый двигатель 17 и через редуктор, состоящий из зубчатых колес 18—

21, вращает дифференциальный винт 22 в гайках 23 и 24. Под действием пружины 25 гайки 23 и 24 удерживаются своими цилиндрическими поверхностями в призматических пазах основания 1 и поворотной платы

9 соответственно, а зазоры в реэьбовых соединениях дифференциального винта 22 с гайками 23 и 24 полностью выбраны, Перемещаясь вдоль оси, дифференциальный винт приходит:в среднее положение и с помощью кулачка 29 и рычага 31 вызывает переключение контактов микропереключа-. теля 28 и этим через блок 37 управления и генератор 38 импульсов выключае шаговый двигатель 17. При вращении дифференциального винта расстояние между гайками

23 и 24 изменяется, в результате чего происходит угловое перемещение поворотной платы 9 относительно основания 1. Это перемещение передается фрикционно через тормозное кольцо 15 с червячным колесом

14 на вал 6 с уровнем 7 и через муфту 5 на вал 4 измерителя 3 угловых перемещений, В случае неисправности электрической схемы. приводящей к тому, что шаговый, двигатель становится неуправляемым, вращаясь в одну и ту же сторону, зубчатое колесо 21 дифференциального винта 22 приближается к гайке 23 или 24 (в зависимости от направления вращения) и на последнем витке резьбы винта выступ 26 встречается с выступом 27 и дифференциальный винт 22 со всей кинематикой редуктора и с двигателем 17 останавливаются, Этим предотвращается полное вывинчивание дифференциального винта 22 из гаек 23 (24). После устранения неисправности схемы дифференциальный винт возвращается в рабочее положение.

После подачи питания на электрические устройства уровень 7 выдает. сигнал на усилитель 36 и блок 37 управления, который после приведения дифференциального винта в среднее положение включаетдвигатель

10 грубой установки. Двигатель отрабатывает рассогласование уровня 7 с горизонтом.

При этом вращаются зубчатые колеса 11 и

12, червяк 13 и червячное колесо 14 с закрепленным на нем тормозным кольцом 15, и вал 6 с уровнем 7 и муфтой 5, передающей вращение на вал 4 измерителя 3 угловых перемещений. Вращение продолжается до тех пор, пока сигнал с уровня 7 не станет равным нулю, При этом блок 37 управления останавливает двигатель 10 грубой установки. В процессе описанного вращения двигатель 10 преодолевает трение между тормозным кольцом 15 и поворотной платой

9, После остановки двигателя 10 тормозное кольцо 15 также останавливается и будучи прижатым пружиной 16 остается неподвижным относительно поворотной платы 9. После завершения отработки рассогласования по уровню 7 грубо блок 37 управления подключает выход усилителя 36 к входу генератора 38 импульсов, Импульсы генератора

38 импульсов приводят во вращение шаговый двигатель 17, который через редуктор, состоящий из зубчатых колес 18 — 21, вращает дифференциальный винт 22 в гайках 23 и

24. Гайка 23 при этом перемещается вдоль оси винта относительно гайки 24, располагающейся в пазу неподвижного основания

1. Вместе с гайкой 23 поворачивается прижатая к ней пружиной 25 поворотная плата

9, Этот поворот передается фрикционно с поворотной платы 9 на тормозное кольцо 15 с червячным колесом 4, на вал 6 с уровнем

7 и через муфту 5 на вал 4 измерителя 3 угловых перемещений. Вращение шагового двигателя 17 продолжается до тех пор, пака уровень 7 не придет в нулевое положение, т. е. пока сигнал с него не станет равным нулю. На этом заканчивается согласование положения уровня 7 с горизонтальным положением платформы.

С помощью задатчика 35 исходной точки и блока 32 преобразования и формирования импульсов измерителя 3 угловых перемещений устанавливают показания реверсивного счетчика — индикатора 33 равными нулю. Устройство готова к измерениям наклонов платформы.

Измерение наклонов платформы производится следующим образом, Задают наклон платформе стола, Дифференциальный винт 22 шагового привода тонкой установки приводится в исходное (среднее) положение с помощью шагового двигателя 17, После окончания приведения блок 37 управления подключает усилитель

36 к двигателю 10 грубой установки. Уровень 7 выдает сигнал на усилитель 36, и блок

1638549

37 включает двигатель 10 грубой установки, который через редуктор отрабатывает рассогласование уровня с горизонтом грубо. После укаэанной отработки блок 37 управления подключает вход генератора 38 им- 5 пульсов к выходу усилителя 36. На шаговый двигатель 17 поступают импульсы с генератора импульсов до тех пор, пока уровень 7 не придет в нулевое положение точно. При этом информация о величине угла поворота 10 вала 4, измеренная измерителем 3 угловых перемещений, усиленная и преобразованная в блоке 32 преобразования и формирования импульсов поступает в счетчик-индикатор 33, на цифровом табло 15 которого высвечивается величина угла наклона платформы, и на цифропечатающее устройство, которое регистрирует результаты измерения наклона платформы. Повышение точности достигается за счет 20 уменьшения дйскретности угловых перемещений шагового привода без снижения эксплуатационных характеристик (времени измерений). Точность измерения углового положения ограничивается лишь погрешностью измерителя угловых перемещений и уровня.

Формула изобретения

Устройство для измерения углов наклона объектов, содержащее основание, измеритель угловых перемещений, связанный с валом, на котором жестко закреплены уровень и выходное зубчатое колесо редуктора первого двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вторым двигателем с редуктором и поворотной платой, установленной на валу и соединенной с ним через введенный фрикционный элемент, второй двигатель выполнен шаговым и закреплен на основании, а первый двигатель закреплен на поворотной плате, которая соединена с редуктором второго двигателя через введенный дифференциальный винт, выполненный с датчиком исходного положения.

1638549

Составитель С.Юмашев

Редактор Т.Парфенова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л,Пилипенко

Заказ 920 Тираж 311 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101