СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВОГО ЗАЗОРА В КЕРНОВЫХ ОПОРАХ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВОГО ЗАЗОРА В КЕРНОВЫХ ОПОРАХ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ


RU (11) 2171966 (13) C2

(51) 7 G01B5/14, G01B11/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2001.08.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 99118622/28 
(22) Дата подачи заявки: 1999.08.27 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.08.27 
(45) Опубликовано: 2001.08.10 
(56) Аналоги изобретения: SU 196377, 16.05.1967. SU 1652800, 30.05.1991. SU 800597, 30.01.1981. SU 934193, 07.06.1982. SU 196366, 16.05.1967. 
(71) Имя заявителя: Ульяновский государственный технический университет 
(72) Имя изобретателя: Новиков А.А.; Мишин В.А.; Новикова И.А.; Медведев Г.В. 
(73) Имя патентообладателя: Ульяновский государственный технический университет 
(98) Адрес для переписки: 432027, г.Ульяновск, ул. Северный Венец, 32, УлГТУ, проректору по НИР 

(54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВОГО ЗАЗОРА В КЕРНОВЫХ ОПОРАХ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована при автоматизации процесса контроля изделий, содержащих подвижные части в керновых опорах, например стрелочных электроизмерительных приборов. Сущность способа: измеряется перемещение доступной точки стрелочного указателя при определенном переводе подвижной части под действием силы тяжести из одного граничного положения в другое поворотом прибора на 180o вокруг горизонтальной оси. При этом о величине осевого зазора судят по измеренным перемещениям. Устройство для осуществления способа содержит платформу (1) с горизонтальной осью вращения, электропривод платформы, электроизмерительный прибор, оптодатчик (14) перемещения подвижной части, установленный с возможностью перекрытия его оптического канала стрелочным указателем (4). Оптодатчик снабжен механизмом перемещения в направлении, параллельном оси вращения подвижной части, содержащим двигатель-генератор (16), редуктор (15), датчик начального положения (20), датчик угла (19), электромагнитную муфту (18). Устройство также содержит блок управления и вычисления (12), упор (27), вибратор (26). Технический результат - снижение трудоемкости и повышение точности измерения величины осевого зазора в керновых опорах электроизмерительных приборов за счет измерения перемещения доступной точки подвижной части при граничных перемещениях подвижной части в керновых опорах за счет силы тяжести. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована при автоматизации контроля изделий, содержащих подвижные части в керновых опорах, например стрелочных электроизмерительных приборов.

Известен способ определения зазора в изделии (авт.св. СССР N 800597, опубл. в БИ N 4, 1981), в соответствии с которым принудительно смещают одну из деталей, находящуюся в крайнем нижнем положении, на величину зазора за счет подводимого снизу наконечника отсчетной головки, затем перемещают корпус головки вверх и регистрируют его перемещение от момента остановки указателя на шкале головки до начала дальнейшего его движения.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа определения зазора в изделии, относят то, что вследствие контактного способа перемещения детали появляется требование ее доступности и точной базировки по отношению к наконечнику отсчетной головки, что в некоторых случаях трудновыполнимо, т.к. подвижная часть, например для электроизмерительных приборов, находится либо в зазоре магнитной системы прибора, либо в зазоре рабочей обмотки. Точная базировка детали по отношению к наконечнику необходима для перемещения детали без перекосов, что, естественно, снижает производительность. Кроме того, подвижные части приборов имеют малую механическую жесткость, что требует особой тщательности при осуществлении контакта с ними и приводит к увеличению времени операции и потере в точности за счет возможных деформаций подвижных частей от действия упругих элементов отсчетной головки.

Известен также способ бесконтактного определения зазора в верхней керновой опоре прибора (авт.св. СССР N 1652800 A1, G 01 В 5/14, опубл. в БИ N 20, 1991), в соответствии с которым перемещают подвижную часть из одного граничного положения в другое за счет действия собственной силы тяжести при поворотах прибора вокруг горизонтальной оси с постоянной скоростью, а в качестве измеряемого параметра используют время перемещения подвижной части.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа бесконтактного определения зазора в верхней керновой опоре прибора, относят то, что в известном способе измерение зазора производится с низкой точностью вследствие использования большого количества априорных данных, таких как момент инерции подвижной части и геометрические размеры подпятника, принимаемые по номиналу, хотя в соответствии с ГОСТ 8898-78 допуск, устанавливаемый на радиус подпятника составляет 50 мкм, что сравнимо с величиной зазора и даже превосходит его. Кроме того, следует отметить, что на динамику движения подвижной части будет оказывать влияние моментная пружина, которая имеет определенную жесткость в направлении движения, перпендикулярном плоскости пружины.

Известно устройство для измерения осевого зазора в опорах (авт.св. СССР N 934193, G 01 В 5/14, 1982), в соответствии с которым измерительный механизм электроизмерительного прибора, извлеченный из корпуса, устанавливается на кронштейне, а подвижная часть с помощью зажимов, контактирующих с ней с двух противоположных сторон по оси вращения, переводится из одного положения в другое при визуальном контроле усилия поджатия. Разница между этими положениями и дает искомую величину контролируемого осевого зазора.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относят то, что известное устройство характеризуется низкой производительностью за счет того, что требуется извлечь измерительный механизм из корпуса прибора, вручную осуществить контакт верхнего и нижнего зажимов с подвижной частью, механическая жесткость конструкции которой мала, а доступ затруднен - подвижная часть находится в зазоре магнитной системы. Кроме того, ориентация зажимов по отношению к подвижной части не определена, что будет приводить к перекосам и потере в точности измерений.

Известно устройство для бесконтактного измерения зазора в изделиях (авт. св. СССР N 196366, G 01 В 5/14, 1967), по которому на платформе закрепляется изделие, содержащее опоры типа керн-подпятник, подвижная часть переводится из одного граничного положения в другое путем поворота платформы на 180o, а о зазоре судят по перемещению характерной точки на оси подвижной части, которое измеряют с помощью оптического визирного устройства.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относят то, что измерительный механизм электроизмерительного прибора должен быть извлечен из корпуса, а сама операция проводится вручную при использовании визуального отсчета, что снижает производительность.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу в группе изобретений по совокупности признаков является принятый за прототип способ бесконтактного измерения зазора между подвижной и неподвижной частями изделия, заключающийся в том, что перемещают подвижную часть под действием ее собственного веса из одного граничного положения в опорах в другое поворотом вокруг горизонтальной оси на 180o, измеряют положение подвижной части в первом и втором граничных случаях, а разность измерений будет характеризовать контролируемый зазор (см. авт.св. N 196377, G 01 В 5/14, опубл. в БИ N 11, 1967).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа бесконтактного измерения зазора между подвижной и неподвижной частями изделия, относят то, что в известном способе сложно автоматизировать процесс определения зазора, т.к. измеряют оптически перемещение характерной точки, находящейся на оси, а эта точка в электроизмерительных приборах труднодоступна; при этом операция выполняется вручную и требует предварительной разборки прибора; тем самым повышается трудоемкость и появляется возможность субъективных ошибок при выполнении измерений.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является, принятое за прототип, устройство бесконтактного определения осевого зазора в керновых опорах (фиг. 1 в описании изобретения к авт.св. СССР N 1652800 A1, кл. G 01 В 5/14, 1991), которое содержит поворотную с горизонтальной осью платформу, на которой закрепляется электроизмерительный прибор так, что его стрелочный указатель перекрывает оптический канал фотодатчика, а измеряют время движения подвижной части при вращении с постоянной скоростью вала платформы и расчетным путем определяют величину зазора.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится низкая точность измерения величины осевого зазора, обусловленная тем, что в расчетах используются априорные геометрические и динамические параметры, принимаемые по номиналу и не учитывается влияние линейной жесткости спиральной пружины в ее плоскости на динамику подвижной части.

Техническим результатом группы изобретений является снижение трудоемкости и повышение точности измерения величины осевого зазора в керновых опорах электроизмерительных приборов за счет измерения перемещения доступной точки подвижной части при определенных граничных перемещениях подвижной части в керновых опорах за счет силы тяжести.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе измерения зазора перемещают подвижную часть под действием собственного веса из одного граничного положения в другое поворотом на 180o вокруг горизонтальной оси и определяют величину этого перемещения, особенность заключается в том, что величину осевого зазора определяют по величине перемещения точек стрелочного указателя, причем ось симметрии стрелочного указателя располагают в плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси поворота платформы, и она образует с вертикалью за счет начального угла поворота платформы угол 4 - 8o.

При этом в случаях, когда два подпятника, используемые в приборе, различаются в пределах допусков по геометрическим параметрам, измерения с целью уменьшения погрешности от указанного выше фактора проводят дважды, для двух различных положений подвижной части по отношению к корпусу прибора, а зазор определяют как полусумму этих двух измерений.

Кроме того, влияние различных по геометрическим параметрам подпятников на точность измерения осевого зазора может быть скомпенсировано путем измерения расстояния между серединами двух отрезков, образованных перемещениями выбранной точки стрелочного указателя при качании подвижной части в керновых опорах в случаях действия силы тяжести сначала в направлении одной из опор, а затем и в направлении другой керновой опоры.

Во всех трех случаях с целью повышения точности измерения зазора целесообразно проводить измерения при фиксированном угловом положении подвижной части, которое осуществляется путем контакта стрелочного указателя с упором, боковая плоскость которого перпендикулярна горизонтальной оси поворота платформы, а для уменьшения сил трения после вывода подвижной части в граничное положение воздействуют на нее импульсом высокочастотных колебаний, причем измеряют в направлении параллельном оси вращения подвижной части перемещение доступной точки стрелочного указателя, наиболее близко расположенной к оси вращения подвижной части.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что в известном устройстве бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора, содержащем платформу с горизонтальной осью вращения, установленный на платформе электроизмерительный прибор с ориентацией оси вращения подвижной части перпендикулярно плоскости платформы, электропривод платформы, оптодатчик перемещения подвижной части с возможностью перекрытия его оптического канала стрелочным указателем электроизмерительного прибора, особенность устройства заключается в том, что в устройство введен вибратор, а оптодатчик снабжен механизмом перемещения в направлении параллельном оси симметрии подпятников, состоящим из редуктора с приводным двигателем-генератором, блока управления и вычисления, датчика начального положения и датчика угла, электромагнитной муфты, коммутатора, дифференциального усилителя, при этом оптодатчик механически связан через редуктор с приводным двигателем-генератором, подключенным к блоку управления и вычисления, а через управляемую от блока управления и вычисления электромагнитную муфту - с датчиком угла, электрический выход последнего соединен с блоком управления и вычисления, причем электрический выход оптодатчика через первый вход, управляемого от блока управления и вычисления коммутатора, второй вход которого подключен через блок управления и вычисления к выходу датчика начального положения, соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого предназначен для подачи напряжения уставки от блока управления и вычисления, а выход дифференциального усилителя подключен к индикатору уровня и блоку управления и вычисления, соединенному с индикатором величины осевого зазора и вибратором.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора - предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора при этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-устройства, так и для объекта способа, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений. Определение из перечня выявленных аналогов-прототипов как для способа, так и для устройства как наиболее близких по совокупности признаков аналогов позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия каждого объекта заявленной группы изобретений условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявить признаки, совпадающие с отличительными от выбранных прототипов признаками для каждого объекта заявленной группы изобретений. Результаты поиска показали, что каждый объект заявленной группы изобретений не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками каждого из объектов заявленной группы изобретений преобразований на достижение технического результата, в частности в каждом из объектов заявленной группы изобретений не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);

- увеличение количества однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемая группа изобретений не основана на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует условию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено:

на фиг. 1 показаны граничные положения I и II подвижной части в керновых опорах;

на фиг. 2 - граничные положения III и IV подвижной части в керновых опорах;

на фиг. 3 - четыре граничных положения подвижной части прибора в керновых опорах при измерении осевого зазора по пункту 3 формулы изобретения;

на фиг. 4 - структурная схема устройства бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора.

Способ реализован посредством устройства, структурная схема которого представлена на фиг. 4, работающем в автоматическом режиме и содержащем платформу 1, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси, где закреплен электроизмерительный прибор 2 при перпендикулярности оси вращения подвижной части 3 плоскости платформы 1, а ось симметрии стрелочного указателя 4 расположена в плоскости, перпендикулярной оси поворота платформы 1. Электропривод платформы 1 включает в себя двигатель-генератор 5, который через редуктор 6 механически связан с валом платформы 1, на котором установлен подвижный элемент 7 датчика фиксированных углов, а его неподвижные элементы 8, 9 закреплены на кронштейне 10, установленном на основании 11. Управление осуществляет блок управления и вычисления 12, в качестве которого может быть использована однокристальная ЭВМ или микроЭВМ, работающая в реальном масштабе времени и с соответствующими периферийными устройствами, через преобразователь 13, связанный по выходу с двигателем-генератором 5 поворота платформы 1, причем выходы датчика фиксированных углов, соединены с блоком управления и вычисления 12. Открытый оптический канал оптодатчика 14, механически связанного через редуктор 15 с двигателем-генератором 16, а через безлюфтовую реечную передачу 17 и через управляемую с блока управления и вычисления 12 электромагнитную муфту 18 с датчиком угла 19, а также с датчиком начального положения 20, может быть перекрыт стрелочным указателем 4. Двигатель-генератор 16 соединен с выходом преобразователя 21, входы которого соединены с блоком управления и вычисления 12 и с генераторным выходом двигателя-генератора 16. Электрический выход оптодатчика 14 соединен с первым входом коммутатора 22, второй вход которого и управляющий вход соединены с блоком управления и вычисления 12. Выход коммутатора 22 связан с первым входом дифференциального усилителя 23, на второй вход которого подано напряжение уставки с блока управления и вычисления 12. Выход дифференциального усилителя 23 связан с индикатором уровня 24 (индикатор направления движения оптодатчика) и с блоком управления и вычисления 12, который соединен с индикатором величины осевого зазора 25 и вибратором 26, воздействующим на подвижную часть 3. Угловое положение стрелочного указателя 4 фиксируется путем его прижатия к боковой плоскости подпружиненного упора 27.

Все указанные блоки выполнены по известным схемам. Так оптодатчики 8, 9, 14, 20 могут быть образованы парой светодиод - фототранзистор, датчик угла 19 представляет собой синусно-косинусный трансформатор, электроприводы перемещения оптодатчика 14 и вращения платформы 1 выполнены на основе двигателей постоянного тока и преобразователей с широтно-импульсной модуляцией, а в качестве тахогенераторов используются также двигатели постоянного тока с независимым возбуждением (см. например, Глазенко Д.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. - Л.: Энергия, 1973). В качестве индикатора 24 используется микроамперметр с нулем посередине шкалы, что позволяет судить о текущем направлении движения оптодатчика 14 (либо к шкале, либо от шкалы). Вибратор 26 представляет собой электромагнит с подвижным подпружиненным якорем и запитывается напряжением частотой 400 - 600 Гц. Вибрация подвижной части при ее выводе в граничное положение может быть реализована и путем подачи переменного напряжения непосредственно в рабочую обмотку электроизмерительного прибора 2.

Предлагаемый способ бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора реализуется на устройстве следующим образом.

Перед началом измерения электроизмерительный прибор 2 со снятой крышкой закрепляется на платформе 1 так, что ось симметрии стрелочного указателя 4 располагают в плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси вращения платформы 1, и она образует с вертикалью за счет начального угла поворота платформы 1 угол 4 - 8o, для создания опрокидывающего момента силы тяжести подвижной части 3 относительно нижней контактной точки опоры А (фиг. 1). Величина этого момента должна быть больше, чем момент силы упругости в плоскости спиральной противодействующей пружины относительно нижней точки опоры А (фиг. 1), что необходимо для создания прижатия подвижной части 3 к поверхности подпятника в верхней керновой опоре В и выводу подвижной части 3 в определенное граничное положение. Для фиксации углового положения подвижной части 3 стрелочный указатель 4 прижимается поворотом корректора нуля к подпружиненному упору 27, боковая плоскость которого перпендикулярна горизонтальной оси вращения платформы 1 (фиг. 1). По команде "Пуск" блок управления и вычисления 12 через преобразователь 13, двигатель-генератор 5 и редуктор 6 поворачивает платформу 1 на фиксированный угол 180o. Процесс окончания движения платформы 1 устанавливается по сигналу с неподвижной части 9 датчика фиксированных углов, поступающего в блок управления и вычисления 12, который отключает электропривод платформы 1 и включает на определенное время вибратор 26. После этого подвижная часть займет граничное положение I с нижней опорой в точке В (фиг. 1). Далее по команде блока управления и вычисления 12 включается электропривод перемещения оптодатчика 14, выход которого через коммутатор 22 подключается к первому входу дифференциального усилителя 23.

Так как открытый оптический канал не перекрыт стрелочным указателем 4, то уровень напряжения, поступающий через коммутатор 22 на первый вход дифференциального усилителя 23, оказывается ниже напряжения уставки, поступающего на его второй вход из блока управления и вычисления 12. Полярность выходного сигнала дифференциального усилителя 23 такова, что двигатель-генератор 16 привода оптодатчика 14 перемещает его в направлении к стрелочному указателю 4, что контролируется по индикатору уровня 24 (оптодатчик перемещается по направлению к стрелочному указателю 4). По мере того как стрелочный указатель 4 начинает перекрывать оптический канал оптодатчика 14, напряжение на его выходе начинает расти и в момент равенства напряжений на входах дифференциального усилителя 23 на его выходе формируется нулевой сигнал, а движение оптодатчика 14 прекращается. Оптодатчик 14 занимает определенное положение относительно стрелочного указателя 4. Блок управления и вычисления 12 включает электромагнитную муфту 18, механически соединяя датчик угла 19 и оптодатчик 14, а также включает электропривод платформы 1, поворачивающий ее на 180o, т.е. переводит ее в начальное положение. По окончании поворота, что устанавливается сигналом неподвижной части 9 датчика фиксированных углов, включается вибратор 26, и подвижная часть 3 переводится в граничное положение II с опорой в точке А (фиг. 1). Одновременно с движением платформы 1, т. к. достигнутое равенство напряжений на входе дифференциального усилителя 23 за счет движения подвижной части 3 в керновых опорах, а значит и движения стрелочного указателя, будет нарушено, происходит перемещение оптодатчика 14, который, в итоге, займет такое же положение относительно стрелочного указателя 4, как и в граничном положении I, и при этом датчик угла 19, механически связанный через электромагнитную муфту 18 с оптодатчиком 14, повернется на некоторый угол , значение которого пропорционально перемещению оптодатчика 14 и, в конечном счете, перемещению точки стрелочного указателя 4 при перемещении подвижной части 3 из одного граничного положения в другое, т. к. относительное положение оптодатчика 14 и стрелочного указателя 4 в обоих граничных положениях одинаково с точностью до статической ошибки схемы автоматического управления движением оптодатчика 14. После завершения движения оптодатчика 14, что фиксируется по устойчивому нулевому значению уровня напряжения на выходе дифференциального усилителя 23, происходит запись значения датчика угла 19 в память блока управления и вычисления 12, и далее вывод этого значения на индикатор 25. На следующем этапе по команде с блока управления и вычисления 12 отключается электромагнитная муфта 18 и датчик угла 19 возвращается в нулевое положение за счет момента, создаваемого пружиной, переключается коммутатор 22, отключая выход оптодатчика 14 от первого входа дифференциального усилителя 23 и подключая к нему фиксированное напряжение с блока управления и вычисления 12, причем Uфикс. > Uуст., что обеспечивает направленное перемещение оптодатчика 14 в начальное положение, которое фиксируется датчиком начального положения 20, что будет означать окончание измерительного процесса. Изложенный выше алгоритм измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора 2 был рассмотрен для случая, когда его подвижная часть 3 ориентирована ближе к шкале электроизмерительного прибора 2 (фиг. 1). Предполагается, что шкала находится под стрелочным указателем 4. Аналогично и равноценно по точности может быть измерен осевой зазор в керновых опорах и для случая, когда его подвижная часть 3 ориентирована дальше от шкалы (фиг. 2), причем за величину зазора принимается величина изм перемещения точки стрелочного указателя 4, т.е. = изм1= изм2.

Работа устройства по пункту 2 будет осуществлена вначале аналогично работе по п. 1, за исключением выдачи на индикатор 25 результата измерения и процесса возвращения оптодатчика 14 в начальное положение. После записи значения датчика угла 19 в память блока управления и вычисления 12 происходит включение электропривода платформы 1 и двигателем-генератором 5 она отклоняется от начального положения на 8 - 16o и занимает положение, относительно вертикальной плоскости, симметричное начальному, что устанавливается сигналом неподвижной части 8 датчика фиксированных углов, и момент окончания поворота фиксируется блоком управления и вычисления 12, который включает вибратор 26. При этом подвижная часть 3 занимает граничное положение III, при котором стрелочный указатель 4 ориентирован дальше от шкалы электроизмерительного прибора 2 (фиг. 2) и с опорой в точке А.

По команде с блока управления и вычисления 12 включается электропривод оптодатчика 14, который в итоге занимает определенное положение по отношению к стрелочному указателю 4. Далее процесс аналогичен рассмотренному выше с момента включения электромагнитной муфты 18, с той лишь особенностью, что по окончанию измерения электроизмерительный прибор 2 находится в перевернутом состоянии и с опорой в точке В (фиг. 2), а это требует ввода в процесс возврата устройства в исходное состояние дополнительного вращения платформы 1 до начального положения с опорой в точке А.

После ввода измеренного на втором этапе значения перемещения точки стрелочного указателя изм2 в блоке управления и вычисления 12 получают значение величины зазора по формуле



что позволяет скомпенсировать факт непараллельности самой себе прямой, проведенной через любые две точки, принадлежащие подвижной части в двух граничных положениях из-за различия геометрических параметров подпятников (1 2), и выводит результат вычисления на индикатор 25.

Работа устройства по пункту 3 формулы изобретения будет отличаться лишь последовательностью занимаемых подвижной частью 3 граничных положений, количеством измеряемых перемещений точки стрелочного указателя 4 и выражением, связывающим величину зазора и перемещение точки стрелочного указателя 4. Предварительно закрепленный на платформе 1 электроизмерительный прибор 2 с опорой в точке А (граничное положение III, фиг. 3) поворачивается на 180o и подвижная часть 3 переводится в граничное положение IV, с опорой в точке В после воздействия импульса высокочастотных колебаний, к ее стрелочному указателю 4 подводится оптодатчик 14. По команде блока управления и вычисления 12 включается электромагнитная муфта 18, а платформа 1 поворачивается на угол 8-16o и подвижная часть 3, после воздействия вибратора 26, занимает граничное положение I, а электропривод оптодатчика 14 перемещает его до положения, при котором стрелочный указатель 4 перекрывает оптический канал оптодатчика 14, вызывая появление на его выходе Uвых = Uуст, где Uуст - фиксированное значение напряжения, подаваемое на второй вход дифференциального усилителя 23 с блока управления и вычисления 12. При этом датчик угла 19 на своем выходе будет иметь сигнал, пропорциональный величине перемещения точки стрелочного указателя 4 на расстоянии a от прямой АВ, которое равно изм3 (фиг. 3), что соответствует так называемому "клеву" подвижной части 3 при опирании в точке В (фиг. 3). Эта величина записывается в память блока управления и вычисления 12. Далее аналогично подвижная часть 3 последовательно переводится в граничные положения II и I, причем электромагнитная муфта 18 остается включенной и на выходе датчика угла 19 последовательно фиксируются и заносятся в память блока управления и вычисления 12 сигналы изм4 и изм5 (фиг. 3). После этого устройство возвращается в начальное положение, а результат измерения, вычисляемый в блоке управления и вычисления 12 по формуле



отображается на индикаторе 25.

В рассмотренном выше способе также возможно измерение осевого зазора в керновых опорах с разными геометрическими параметрами подпятников, причем в отличие от способов по п.1 и п.2 снижается погрешность измерения зазора от влияния прогиба стрелочного указателя под действием собственного веса.

Апробация способа была проведена на изготовленном макете устройства и приборах типа Э8030. Время измерения зазора составило от 40 секунд до 1.5 минут в зависимости от алгоритма измерения при точности 5 мкм.

Таким образом, изложенные сведения показывают, что при использовании заявленной группы изобретений выполнена следующая совокупность условий:

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно при производстве стрелочных электроизмерительных приборов;

для заявленной группы изобретений в том виде, как она охарактеризована в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует условию "промышленная применимость". 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора, заключающийся в том, что перемещают подвижную часть под действием ее собственного веса из одного граничного положения в другое поворотом на 180o вокруг горизонтальной оси и определяют величину этого перемещения, принимаемую за величину осевого зазора, отличающийся тем, что величину осевого зазора определяют по величине перемещения точек стрелочного указателя, причем ось симметрии стрелочного указателя располагают в плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси поворота платформы, и она образует с вертикалью за счет начального угла поворота платформы угол 4 - 8o.

2. Способ бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора по п.1, отличающийся тем, что измерения осуществляют дважды для двух различных положений подвижной части по отношению к корпусу прибора, а зазор определяют как полусумму этих двух измерений.

3. Способ бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора по п.2, отличающийся тем, что определяют зазор как расстояние между серединами двух отрезков, образованных перемещениями выбранной точки стрелочного указателя при качании подвижной части в керновых опорах в случаях действия силы тяжести сначала в направлении одной из опор, а затем и в направлении другой керновой опоры.

4. Способ бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что измерения производят при фиксированном угловом положении подвижной части путем контакта стрелочного указателя с упором, боковая плоскость которого перпендикулярна горизонтальной оси поворота платформы, а после вывода подвижной части в граничные положения воздействуют на подвижную часть импульсом высокочастотных колебаний и измеряют в направлении, параллельном оси вращения подвижной части, перемещение доступной точки стрелочного указателя, наиболее близко расположенной к оси вращения подвижной части.

5. Устройство бесконтактного измерения осевого зазора в керновых опорах электроизмерительного прибора, содержащее платформу с горизонтальной осью вращения, установленный на платформе электроизмерительный прибор с ориентацией оси вращения подвижной части перпендикулярно плоскости платформы, электропривод платформы, оптодатчик перемещения подвижной части с возможностью перекрытия его оптического канала стрелочным указателем электроизмерительного прибора, отличающееся тем, что в устройство введен вибратор, а оптодатчик снабжен механизмом перемещения в направлении, параллельном оси вращения подвижной части, состоящим из редуктора с приводным двигателем-генератором, блока управления и вычисления, датчика начального положения и датчика угла, электромагнитной муфты, коммутатора, дифференциального усилителя, при этом оптодатчик механически связан через редуктор с приводным двигателем-генератором, подключенным к блоку управления и вычисления, а через управляемую от блока управления и вычисления электромагнитную муфту - с датчиком угла, электрический выход последнего соединен с блоком управления и вычисления, причем электрический выход оптодатчика через первый вход управляемого от блока управления и вычисления коммутатора, второй вход которого подключен через блок управления и вычисления к выходу датчика начального положения, соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого предназначен для подачи напряжения уставки от блока управления и вычисления, а выход дифференциального усилителя подключен к индикатору уровня и блоку управления и вычисления, соединенному с индикатором величины осевого зазора и вибратором.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru