Датчик положения вращающегося узла отнносительно неподвижного

 

(и> 474428

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-рау†(22) Заявлено 12.06.72 (21) 1798560,25-8

151 ) М. Кл. В 23q 21j00 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Опубликовано 25.06.75. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 16.03.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

153) УДК 621.7.08 (088.8) (72) Автор изобретения

П. В, Долгов

Особое конструкторское бюро станкостроения (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ

УЗЛА ОТИОСИТЕЛЬНО ИЕПОДВИЖНОГО

Изобретение относится к области станкостроения. Металлообрабатывающие станки снабжаются поворотными стол а ми, которые должны с большой точностью поворачизаться на углы, кратные, например, 90 . Это необходимо для точного,выполнения взаимно параллельных и взаимно перпендикулярных осей в изделии, при об работке их за несколько установок; для фрезерования взаимно параллельных и взаимно перпендикулярных плоскостей изделия, с последовательным поворотом стола; для выполнения других аналогичных работ.

Известны устройспва для выявления положения вращающегося узла по двум точкам, расположенным на концах одного диаметра.

Выявление положения вращающегося узла по двум точкам, расположенным на концах одного диаметра, в известном устройстве производится двумя дифференциально-трансформаторными датчиками. Электрические напряжения этих датчиков преобразуются и суммируются дополнительными устройствами, например, фазочувствительными усилителями и сумматором. Напряжение, снимаемое с сумматора, подается на вход лривода или какого-либо другого исполнительного или измерительного механизма.

Однако известные устройства характеризуются наличием двуx а втономных преобразователей напряжений датчиков, сложностью

Lot ласова s>

Цель изобретения — создать датчик. выявляющий положение вращающегося узла, контроль параллельности диаметра, на которо» установлены магннточувствнтельные вставки относительно его исходного положения после поворота узла на 180, и суммирования сигналов, вырабатываемых электрическими частями магнитопроводов, и выявляющих положение вращающегося узла без дополнптель ных устройств.

Это достигается тем, что два Ш-образных магнитопровода, жестко закрепленных на неподвижном узле и одновременно замь|касмых магниточувствптельпымп вставками, измерительные обмотки которых крестообразно расположены относительно диаметра и цснтра вращения поворотного узла, соединены друг с другом согласно в две группы, которые в свою очередь соединены по дифференциальной схеме.

На фиг. 1 изображено расположение частей датчика; на фиг. 2 — схема электрпче30 ского соединения обмоток возбуждения и из474428

10 !

Зо

u+u;, = u +u-;, (2) 45

55

65

VIE pHTe;IbIIbIX обMOTOIC датннкя; Н2 фиг. 3 схема работы датчика.

Датчик положения вращающегося узла относительно неподвижного имеет два идентичных магнитопровода Ш-образной формы

1 и 2 (см. фиг. 1), установленных, например, на неподвижном узле 8, а магниточувствительпые вставки 4 зянреплены на вращающемся узле 5 с зазором S относительно этих мягнитопроводов. Геометрические оси симметрии магниточувствительных вставок 4 совпадают. с концами диаметра, проходящего через ось вращения узла б. На средних стержнях магнитопроводов располагаются обмотки возбуждения 7, а на крайних стержнях — изме р ительные обмотки 8.

Обмотки возбуждения W и WP (см. фиг. 2) имеют одинаковое число витков и к питающему, напряжению U, подключены, напр имер, параллельно, Измерительные обмотки имеют также одинаковое число витков.

Обмотки Ж и W4 соединены согласно в одну группу, а W3 и W; — согласно, но в другую группу. Обе группы соединены одна с другой встречно по дифференциальной схеме. Соединение обмоток выполнено, например, на магнитопроводе 1. При согласованных положениях подвижного и неподвижного узлов оси симметрии магнитоп роводов, расположенные в плоскости вращения узла, совпадают с геометрическими осям и симметрии магниточувствительных вставок, расположенных в той же плоскости.

Напряжение U„„„,;âûðàáàòûâàåìoå электрическим и частями датчика, представляет собой алгебраическую сумму напряжений. В процессе выявления положения вращающегося узла относительно неподвижного на каждой из измерительных обмоток возникает напряжение определенной амплитуды и фазы.

В общем случае:

U„„„. U, + (3+ U„+ U;, ) (I) где U — напряжен не измерительной обмотки,,находящееся в фазе с напряжением питания U,;

U — напряжение измерительной обмотки, находящееся в противофазе с напряжением питания U,.

Принцип работы датчика, с которым связанно увеличение точности позиционирования узла и .контроль положения диаметра и на котором установлены магниточувствительные вста в ки, будет понятен из следующих рассуждений.

Допустим, что измерительные обмотки 8 магнитопроводов 1 и 2 по электрическим и магнитным параметрам — идентичны; действительный центр,вращения узла в исходном положении совпадает с теоретическим тром вращения узла,,находящимся в точке О.

Обоз начхим геометрические оси симметрии одной пары магниточувствительных вставок, участвующих в процессе .позиционирования, точками Л и В (см. фиг. 3); вариации оси вращения узла б изобразим окружностью радиуса r.

В соответствии с принятыми допущениями, при согласованном положении подвижного узла с неподвижным точки А и В совпадают с магнитными осями симметрии магнитопроводов, расположенных против них, при этом абсолютные величины напряжений на измерительных обмотках одного и того же магнитопровода равны друг другу; выходное напряжение в равенстве (1),равно нулю.

Повернем подвижной узел на 180 . Действительный центр вращения узла из-за наличия вариаций подшипника может занять любое положение внутри окружности очерченной радиусом г. Для простоты рассуждений полагаем, что он переместился в точку О . Пр и этом точки А и В займут положения А и В, которые, как видно из чертежа, не совпадают с магнитными осями симметрии магнитопроводов, расположенных против них. Вследствие этого,,напряжения на измерительных обмотках одного и того же магнитопро вода не равны друг другу.

После поворота узла на 180 необходимым и достаточным условием для оценки согласованности положения, подвижного узла с неподвижным является равенство нулю выходного напряжения U„„,, Это требование выполняется, если напряжение,на одной группе согласно включенных обмоток по абсолютной величине равно напряжен ию другой группы согласно включенных обмоток, т. е., чтобы, выполнялось равенство что возможно только в том случае, если напряжения на измерительных обмотках,,расположенных по одну сторону от диаметра, на котором располагаются геометрические оси симметрии магниточувстнительных вставок, равны друг другу, т. е.

Таким образом, благода ря указанному выше соединению обмоток в группы, равенство (2) обеспечивает точное, выявление положения вращающегося узла относительно неподвижного, а равенство (3) одновременно позволяет осуществлять, контроль положения диаметра, на котором расположены геометрические оси симметрии, в процессе поворота узла на 180, при этом результирующее напряжение на выходе датчика U„,„ÿâëÿåòся результатом алгебраического суммирования напряжений на измерительных обмотках разных магнитопроводов.

474428

Предмет изобретения

Датчик положения вращающегося узла относительно неподвижного с магнитной системой, состоящей из Ш-образных магнитопроводов, жестко закрепленных на неподвижном узле и одновременно замыкаемых магниточувствительными вставками, жестко закрепленными на разных концах одного диаметра вращающегося узла, и электрической частью, имеющей обмотки возбуждения, размещенные на стержнях, например, средних, и измерительные обмотки, размещенные на крайних стержнях магнитопроводов, оглачпюи и7ся тем, что с целью повышения точности выявле:1ия положения вращающегося узла, контроля параллельности диаметра, 11я котором i становлены маги!1точ Вств1!Тсль5 ные вставки относительно его исходного положения после поворота узла на 180 и суммирования сигналов, вырабатываемых электрическими частями магнитопроводов без дополнительных устройств, измерительные оомотыи крестообразно расположены относительно этого диаметра и центра вращения поворотного узла, соединены друг с другом согласно в две группы, которые в свою очередь соединены по дифференциальной схеме.

474428 / Вых

Составитель Т. Кужи м

Текрсд T. Миронова

Редактор Л, Лашкова

Корректор В. Гутман

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 144/203 Изд. № 111 Тираж 1061 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5