Преобразователь линейных перемещений штока пневмоцилиндра в цифровой код

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля положения механизмов, в частности для контроля положения штока пневмо- или гидродомкрата, и может найти применение в системах автоматического цифрового управления станками, манипуляторами, транспортными системами и другими устройствами, где необходима цифровая обратная связь по положению штока цилиндра. Сущность: преобразователь содержит кодовую маску, осветители и фотоприемники. При этом на поверхности штока выполнены светоотражающие и светопоглощающие участки в виде кодовой маски, а осветители и фотоприемники размещены против этой маски под равными углами. Технический результат: повышение надежности преобразователя за счет упрощения конструкции путем исключения рейки с кодовой маской и защитного корпуса для аналогово-цифрового преобразователя. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля положения механизмов, в частности контроля положения штока пневмоцилиндра, и может найти применение в системах автоматического цифрового управление станками, манипуляторами, транспортными системами и другими устройствами, где необходима цифровая обратная связь по положению штока гидро- или пневмоцилиндров.

Известны преобразователи линейных перемещений в аналоговый или цифровой сигнал, принцип работы которого основан на изменении индуктивности, емкости, омического сопротивления, фазы и т.д. (Например, патент РФ №2268237 «Домкрат передвижки забойного конвейера с бесконтактным преобразователем перемещения». Опубл. 20.01.2006, Бюл.2).

Такие преобразователи применимы для измерения перемещения штока пневмоцилиндра, но имеет ряд недостатков: сложность конструкции датчика или сложность смены преобразования, или невысокая точность, или необходимость дополнительных преобразований. Наиболее близкими к заявленному по технической сущности являются аналого-цифровые преобразователи перемещения в код, содержащие прозрачную рейку с кодовой маской, связанную с контролируемым узлом механизма, осветитель, фотоприемники, размещенные друг против друга и имеющие защитный корпус преобразователя (Б.В.Анисимов и др. Преобразователи информации для ЭВМ. М., 1968, с.64-66).

Наличие в известных преобразователях рейки с кодовой маской и защитного корпуса преобразователя усложняет их конструкцию и снижает надежность. Габариты и вес их возрастают, что является недостатком таких преобразователей.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности преобразователя путем исключения рейки с кодовой маской и защитного корпуса для аналого-цифрового преобразователя.

Поставленная задача достигается за счет того, что на поверхности штока пневмоцилиндра выполнены светоотражающие и светопоглощающие участки в виде кодовой маски, а осветители и фотоприемники размещены против этой маски под равными углами в торце пневмоцилиндра, сопрягаемого со штоком.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображено устройство для контроля положения штока пневмоцилиндра; на фиг.2 - сечение фиг.1 по А-А, на фиг.3 - сечение по А-А для нескольких датчиков.

Преобразователь содержит цилиндр 1, внутри которого смонтирован поршень 2, закрепленный на штоке 3, снабженном защитным кожухом 4, смонтированным на фланце 5, к которому закреплен торец штока 3. Шток 3 установлен в уплотняющей стенке 6 цилиндра 1, на которой смонтирована разъемная шайба 7, охватывающая шток 3 и разъединяемая на две части по линии Б-Б (см. фиг.2). На наружной боковой поверхности штока 3 выполнена система светоотражающих 8 и светопоглощающих 9 участков, размеры и расположение которых соответствуют кодовой маске преобразования "перемещение-код". В шайбе 7 смонтированы осветители 10 и фотоприемники 11, линии подачи и приема света которых размещены под равными углами α и β относительно рабочих осей 12, проходящих через плоскость А-А и ось штока 3. Каждый из осветителей 10 размещен между парой фотоприемников 11. Каждая колонка участков 8 и 9 (разряд преобразователя) размещена против рабочей оси соответствующих осветителей 10 и фотоприемников 11. В качестве осветителей могут применяться миниатюрные лампочки типа СМН-9, а в качестве фотоприемников - фотодиоды типа ФД-3А или фототранзисторы ФТ, которые работают на микросхемы-усилители. Количество осветителей и фотоприемников в устройстве определяется необходимой точностью контроля, например 6 фотоприемников позволяют контролировать 64 положения штока. Каждому положению штока 3 (в пределах точности кодовой маски) соответствует определенный двоичный код сигналов, снимаемых с фотоприемников 11.

При освещении осветителем 10 светоотражающего участка 8 соответствующий ему фотоприемник 11 выдает сигнал засветки, уровень которого изменяется на пороговую величину при переходе к засветке светопоглощающего участка 9. Предлагаемое устройство является встроенным в пневмоцилиндр преобразователем перемещения в код. Поскольку боковая наружная поверхность штока пневмоцилиндра имеет гладкую блестящую поверхность - выполнение кодовой маски сводится к нанесению светопоглощающих участков, которые могут быть выполнены известными термохимическими методами, например шелкографией.

Из достоинств предлагаемого устройства можно выделить следующие.

1. Предлагаемое устройство проще известной системы "гидроцилиндр + преобразователь перемещения в код", так как в нем отсутствует специальная рейка с кодовой маской, элементы ее кинематической связи с пневмоцилиндром и защитным кожухом преобразователя перемещения в цифровой код, это повышает надежность и уменьшает габариты устройства, что особенно важно в механизмах со стесненными устройствами работы последних.

2. Конструкция преобразователя линейных перемещений штока пневноцилиндра в цифровой код проще в изготовлении, так как совмещение «корпуса измерителя» и «корпуса исполнительного цилиндра» упрощает изготовление устройства, что особенно важно при массовом контроле положения десятков и даже сотен цилиндров, например, в системах ГАП.

Заявляемое устройство апробировано на цилиндре горизонтальных перемещений манипулятора "ПР-4-2". Преобразователь позволил измерить скорость перемещений штока в различных режимах работы. Надежность преобразователя высокая, простота конструкции очевидна.

Преобразователь линейных перемещений штока пневмоцилиндра в цифровой код, содержащий кодовую маску, осветители и фотоприемники, отличающийся тем, что на поверхности штока выполнены светоотражающие и светопоглощающие участки в виде кодовой маски, а осветители и фотоприемники размещены напротив этой маски под равными углами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптико-электронным приборам и может быть использовано для измерения негабаритности размещения оборудования. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. .

Изобретение относится к группе контрольно-измерительных приборов, а именно, является устройством для определения начальных геометрических несовершенств стенки цилиндрических резервуаров (вмятин, трещин, овальностей и т.д.).

Изобретение относится к приспособлениям к измерительным устройствам, отличающимся оптическими средствами измерения, и может быть использовано в строительстве и горном деле при проведении высокоточных трехмерных измерений относительных деформаций и смещений внутренних поверхностей наземных строений или подземных выработок, включающих кровлю, стенки и пол (для горных выработок - почву), посредством лазерного сканирования с использованием опорных точек съемочного обоснования.

Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для дистанционного контроля положения и идентификации металлических и неметаллических изделий в автоматизированных высокопроизводительных производствах.
Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к способам измерения деформации твердых тел, основанных на оптических методах измерения, и может быть использовано для определения пластических деформаций образца в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к оптическому приборостроениию. .

Изобретение относится к области океанографических измерений, в частности к способам измерения высоты волнения и угла наклона водной поверхности, и может быть использовано в океанологии для изучения волновых процессов на поверхности океана.

Изобретение относится к области бесконтактных оптических измерений геометрических параметров поверхностей объектов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля формы и взаимного расположения поверхностей крупногабаритных изделий и объектов на расстояниях до 100 метров и более

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а более конкретно к средствам для бесконтактного контроля листовых изделий, и может быть использовано в черной и цветной металлургии для измерения (контроля) геометрических параметров горячего листового проката в условиях производства без остановки технологического процесса

Изобретение относится к бесконтактному определению пространственной формы конструктивных элементов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для точного измерения торцевого износа ротора в процессе работы

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам измерения деформаций длинномерных конструкций, например артиллерийских стволов различных длин и калибров

Изобретение относится к фотоэлектрическим измерительным устройствам для измерения углов, угловых координат и угловых перемещений, основанных на применении поляризационной оптики

Дальномер // 2463553
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к дальномерам

Изобретение относится к области оптико-физических измерений, основанных на эллипсометрии, и предназначено для определения толщины тонких прозрачных пленок

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля положения механизмов, в частности для контроля положения штока пневмо- или гидродомкрата, и может найти применение в системах автоматического цифрового управления станками, манипуляторами, транспортными системами и другими устройствами, где необходима цифровая обратная связь по положению штока цилиндра

Наверх