Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ : pi

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 (11) 542222

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено04.04.75 (21) 212 1009/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликован005.01.77.Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания28.03.77 (51) М. Кл."5 08 С 9/06

Государственный ноиитет

Соввтв Министров СССР оо делаы изооретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) Ю. С. Иванов и Б, Н, Иванов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к средствам измерительной техники и может быть применено, например, для контроля угла поворота деталей и узлов станков, для автоматизации угловых измерений и т. д.

Известны фотоэлектрические преобразователи угла поворота в код, содержащие статор и ротор, соединенный с контролируемым обьектом. Статэр таких преобразо. вателей содержит источник света, оптический элемент, формирующий пучок света необходимой направленности, лимб с радиальными чередующимися темными и светлыми штрихами и приемник лучистой энергии, преобразующий световой модулированный поток в электрический сигнал (1).

Ротор состоит из вала, закрепленного в подшипниковом узле, и лимба, закрепленного на этом валу. Информацию об угловом положении ротора (а следовательно, и контролируемого обьекта), получают при сопоставлении положений статорного и роторнэго лимбов.

Поскольку статор и ротор в таком преэбразэвателе механически связаны (через подшипниковый узел), а соединить ротор и контролируемый эбьект без эксцентриситета практически не у-цается, то статор нуждается в специальнэм устройстве фиксации, которое позволяет ему двигаться плоско-параллельно без углового разворота.

Указанное фиксирующее устройство во-первых, накладывает определенные ограничения на выбор места и спэсэба привязки к контролируемому объекту, Во-вторых, передает вибрации контролируемэгэ эбьекта на весьма чувствительный к механическим воздействиям статор преобразователя.

Для надежного считывания информации расстэяние между штрихами лимба не дэлжgp но быть менее 0,1 мм, что затрудняет использование лимбэв с числом штрихов, большим 5000. Такая относительно низкая разрешающая способность в ряце случаев неприемлема. Необходимость механического соединения ротора и кэнтрэлиру542222 емэгэ объекта ограничивает область применения преобразователей описанного типа.

Крэме тэго, механические связи ротора и статора и подверженность статора и ротэра механическим воздействиям снижают точность и надежность работы преобразователей.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является фотоэлектрический преобразователь угла повэрэта вала в код, содержа ций статор„Ю выполненный из корпуса, внутри кэторогэ расположены источник света, оптически соединенный через экран, линзу и лимб с фотоприемником, и ротор (2).

Недостатком этого преобраз эвателя является низкая кадРжнэсть H точность р G6 0 TBI Ga CwG T наличия Ivl&ii GH IIHB CK IIX Ia Cтей.

Пелтио изэбретения является повышение надежности и точности работы преоб- 20 разэвателя.

Поставленная цель IIocr òaeòcÿ тем,. чтэ в предложенном преобразователе в нижней части корпуса статэра установлен объектив в фокальной плоскости «;oropc>I-o рас- 2б положен лимб, = ротор выполнен в виде угэлкэвэгэ зРркала с прямым авуз. раиным угпэм между этра)кающнми поверхностями,,7звестно,

Обьектива, то на выходе Объектива формируется система параллельных световых пучков.

Линейные перемещения poropa и егэ разворот вокруг ребра, эбразованнэго егэ этра)кающими поверхностями, не влияют на положение изображения, действенны лишь развороты вокруг двух осей, перпендикулярных ребру ротора, бъ

При этом один из них несет полезную информацию об уэгловэм положении ротора, второй вреден и устрачяется соответствующей юстировкой.

Предлагаемый преэбразэватель угла по-@ ворота вала в код позволяет осуществить бесконтактный сьем информации. Ротор может быть размещен в труднодоступном месте, а статор удален от негэ на необходимое расстояние, кроме того, этсутствует отбор мощности оТ контролируемого обьекта.

В этом преобразователе отсутствует влияние эксцентриситета ротора и статора относительно контролируемого обьекта (не требуется строгая соосность роТора и эбьекта) и радиальных биений контрэлируемэго обьекта на точность преобразования угол-кэд.

Точность и разрешающая спосэбнэсть преобразования угла в код повышены, так как развороту объекта и ротора на угэл О(соответствует поворот изооражения лимба на угол 2 а ..

Отсутствие движутцихся де=:à;ëåé в статоре и пэлчая изоляция cI ý эт механических воздействий не требуот системы крепления cTGTopa, и повышается надежность работы преобразователя.

Кроме того, для повышения надежности работы и трэстэты эбслужива| ия преобразователя углэвэе зеркало может быть

O заменено призмой типа )I-3 80, дейстBBQ 1" тор эи GIIGлогччно действию Углового зеркала. При этом отпадает необходимость регулирования прямого угла ме)кду отражающими гранями, а грани закрыты оправой призмы и защищены оТ повреждений и загрязнения.

Ка I!иг. 1 представлсна схема фoTo электюическэгэ пюеэбюазэвателя угла noBo0oTа вала в кэд; на )иг. 2 — угловое . еркалэ;;I=- фиг. 3 — призма hP-18OO. (цзеОбразэватель сост oHT из Kopii /ca 1 неподвижной части — статоюа и углового зеркала 2, установленного на контролируемом обьекте 8. В корпусе размещены источник света 4, экран 5, линза 6, прозрачный лимб 7 с непрэзрачными радиальными штрихами (показаны толстой линией) на поверхности, обращеннэй к фотоприемнику 8. Б нижней части корпуса встроен обьектив 9. Поверхнэсть линзы, обращенная к источнику света, имеет пэлупр озрачн ое покрытие 1О.

Преобразователь работает следующим оэразэм.

Лучи света от источника 4, преломляясь линзой 6, освещают лимб 7. Линза

6 выполнена таким образэм, чтобы после прохождения прозрачных участков (штрихов) лимба лучи шли в направлении к эбьективу 9 (эти лучи показаны одиноч542222 ной стрелкой). После отражения от углэ вого зеркала 2 лучи, пройдя обьектив„ идут по пути, обозначенному двойными стрелками, и создадут изображение лимба в плоскости самого лимба. Если темные и светлые штрихи изображения и лимба не перекрываются, то лучи пройдут в линзу и, частично отразившись от полупрозрачнэго покрытия 1 О, пройдут к фотоприемнику 8. Для устранения прямой засветки фотоприемника между линзой 6 и источником света 4 установлен экран

5, Статор закрыт светонепроницаемым корпусом 1. При повороте контролируемого обьекта 3 изображение лимба повернется на двойной угол; характер перекрытия штрихов лимба и изображения изменится. Соответственно изменится и световой поток, подающий на фотоприемник и, следовательно, и электрический сигнал.

1Ьльнейшая обработка информации производится известными методами, например, частотно-импульсными или фазометрическими.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в кэд, содержащий статор, выполненный из корпуса, внутри которого расположены источник света, оптически соединенный через экран, линзу и лимб с фотоприемником, и ротор, соединенный с контрэлируемым объектом, отличающийся тем, что, с

Ю целью повышения надежности и точности работы преобразователя, в нижней части корпуса статора установлен обьектив, в фокальной плоскости которого расположен лимб, а ротор выполнен в виде угло1 вого зеркала с прямым двуграннымуглом между отражающими поверхностями.

Источники информации, принятые вэ внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

20 No 371418, кл. 601 в 7/ЗО, от

l9.06,67 г.

2. Авторское свидетельство СССР

% 360684, кл. 608 С 9/06, от

О6.Î4.7О r.

542222 и8. 2

Составитель Н. Haaapzzaa

Редактор Л. Утехина ТехредА.Демьянова Корректор Н. ковалева

Заказ 5987/32 Тираж 830 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открыл ий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4