Устройство для измерения углов наклона

 

Изобретение может быть использовано в измерительных блоках робототехнических комплексов. Цель изобретения - повьппение чувствительности устройства и стабильности точностной характеристики. Источником 6 сжатого воздуха -через стабилизатор I расхода в трубке 2 создается воздушный поток, удерживающий шарик 4 на наклонной поверхности 7. Положение шарика 4 относительно конца трубки 2 определяется углом наклона поверхности 7 и фиксируется индикатором 5. Вьшолнение поперечного сечения трубки переменным обеспечивает линейность измерений . 2 ил. с € СС сх ч 00 оо Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 С 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К AВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3970255/24-10 (22) 28. 10. 85 (46) 23. 06. 87. Бюл. М - 23 (71) Институт проблем механики AH

СССР (72) А.В. Абаринов, В.Б. Вешников и М.Ю. Рачков (53) 528,54!(088.8) (56) Патент Франции ¹ 2478301, кл. G 01 С 9/10, 1981.

Патент СИА № 3774314, кл. G 01 С 9/10, 1973.

„Л0„„1318788 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ

НАКЛОНА (57) Изобретение может быть использовано в измерительных блоках робототехнических комплексов, Цель изобретения — повышение чувствительности устройства и стабильности точностной характеристики. Источником 6 сжатого воздуха .через стабилизатор 1 расхода в трубке 2 создается воздушный поток, удерживающий шарик 4 на наклонной поверхности 7. Положение шарика 4 относительно конца трубки 2 определяется углом наклона поверхности 7 и фиксируется индикатором 5. Выполнение поперечного сечения трубки переменным обеспечивает линейность измерений, 2 ил.

1318788 где С, PI у

V

fs

1о 1 К °

lfs in

На шарик 4 массой m действие оказывают (фиг, 2) сила m g тяжести, сила N = mgcos d нормального давления, где Ы вЂ” измеряемый угол наклона, сила F трения качения, сила

F кильватерного сопротивления, Так как шарик находится в положении равновесия, выполняется условие равенства сил, действующий на шарик по оси К

50 стального шарика. Так как давление в трубке практически равно атмосферному = 1,17 кг/м, Расход воздуха принимают G = 0,02 кг/с, следователь-4 2 но, получают С = 5,25.10 м, И, например, выбрав 1 о = 0,9 м, получают, что площадь сечения трубки от первого конца ко в торому .изменяется по закону

F„=m g sink+ Р

5,25-1П

9-1

sin — ——

0,01

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в измерительных блоках робототехнических комплексов, Цель изобретения — повышение чувствительности и обеспечение линейности измерений во всем диапазоне измеряемых углов.

На фиг,1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг ° 2в силы, действующие на шарик в процессе измерения углов наклона, Устройство содержит стабилизатор

1 расхода сжатого воздуха, изогнутую прозрачную трубку 2 с профилированной поверхностью 3, шарик 4, индикатор 5 положения шарика и источников

6 сжатого воздуха.

Устройство работает следующим образом, 20

При установке трубки 2 на поверхность 7, угол наклона которой требуется измерить, после включения питания сжатым воздухом через стабилизатор 1 расхода, шарик 4 стабилизируется на определенном расстоянии от первого конца трубки, Это расстояние обратно пропорционально углу уклона, при этом благодаря профилю трубки обеспечивается линейность измерения, Положение шарика идентифицируется индикатором 5, который может быть выполнен, например, в виде оптического преобразователя или в виде простой шкалы, проградуированной в единицах углового отклонения. .Принцип измерения уклона основан на следующем расчете, Однако практически 1 - p, так величина трения качения для шариков пренебрежимо мала.

Сила F вычисляется по формуле к

TJ /.

Г=С-о — -Я

3 82 коэффициент сопротивления давления; плотность воздуха в трубке в сечении перед шариком; скорость течения вохдуха в трубке в сечении перед шариком;

TiD

S=- ;- — площадь шарика где D — ди4 аметр шарика, Учитывая, что где G " "массовый расход воздуха;

F — площадь сечения трубки перед шариком, попучаем:

G у Fz

Ра.

Для получения линейной зависимости между углом Ы наклона и положением шарика относительно конца трубки 1 необходимо соблюдение зависимости где К - коэффициент чувствительности;

1 — длина трубки, После преобразований получаем

С С НП где С = - — — — коэффициент проВ / m.а порциональности.

Например, выбрав К = 0,01 м/ град принимают С =- 0,3, D = 5 мм, ш (-) == 0,5I.I0 кг для

4и D

3 2

Профиль трубки при круглом сечении для указанного закона приведен на фиг,1 ° коэфициент пропорциональ.ности, м коэффициент чувствительности, м/град; где С расстояние до плоскости сечения. от первбго конца трубки, м; длина трубки, м, Составитель В, Лыков

Редактор И. Горная . Техред A.Êðàâ÷óê Корректор Т, Колб

Заказ 2496/31 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предпвиятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 !318788

Площадь сечения при 1=1 выбирается из требований к необходимой точности измерений иа малых уклонах и габаритам устройства. . Чувствительность устройства повышается до требуемого значения без потери его работоспособности путем соответствующего выбора длины трубки.

Формула изобретения!0

Устройство для измерения углов наклона, содержащее прозрачную трубку, шарик, размещенный в ней с возможностью перемещения вдоль оси труб-f5 ки, и индикатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения чувствительности тбчностной характе-ристики, оио снабжено источником и стабилизатором.расхода сжатого воз- 20 духа, соединенным с первым концом трубки, второй конец которой выполнен открытым, поперечное сечение

F трубки выполнено переменным, причем его изменение от первого конца трубки к второму подчинено зависимости