преобразователь линейных перемещений

Формула изобретения

1. Преобразователь линейных перемещений, содержащий соосные корпус, ведущее и ведомое звенья, мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым и ведомого звена с корпусом, размещенные в параллельных плоскостях и имеющие разные жесткости: жесткость мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым меньше жесткости мембраны для сопряжения ведомого звена с корпусом, отличающийся тем, что в преобразователе выполнена мембрана для сопряжения ведущего звена с корпусом, параллельная и равная по размеру и жесткости мембране для сопряжения ведомого звена с корпусом, при этом мембрана для сопряжения ведущего звена с ведомым размещена между мембранами для сопряжения ведущего и ведомого звеньев с корпусом, кроме того, ведомое и ведущее звенья расположены внутри корпуса.

2. Преобразователь линейных перемещений по п.1, отличающийся тем, что мембраны для сопряжения ведущего и ведомого звеньев с корпусом одна относительно другой имеют разную жесткость, но большую, чем жесткость мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для масштабного преобразования линейных перемещений, а именно где требуется высокая чувствительность перемещений исполнительного элемента.

Известен масштабный преобразователь линейных перемещений, содержащий корпус, рычаг, закрепленный на крестообразном шарнире, и винтовое приводное устройство с микрометрическим винтом, см. Б.М. Сорочкин и др. Средства для линейных измерений. Л.: Машиностроение, 1978. Рис.64. С.173.

Этот преобразователь имеет малое передаточное отношение, что определяется длинами плеч рычага, как 1:10, это не обеспечивает высокой чувствительности и точности устройства, кроме того, рычаг с большим соотношением плеч увеличивает габариты и массу и повышает восприимчивость преобразователя к температурным изменениям окружающей среды.

Известен масштабный преобразователь линейных перемещений, содержащий корпус, подвижное звено, поступательный клин, перемещающий подвижное звено, и привод, см. под ред. В.А. Панова Справочник конструктора оптико-механических приборов. Л.: Машиностроение, 1980. Рис.6.54. С.336.

Этот преобразователь прост по конструкции и обладает большими эксплуатационными возможностями, но имеет низкое передаточное число из-за большого угла клина, а для обеспечения высокого передаточного числа угол клина должен быть малым, это снижает диапазон работы, кроме того, для реализации достаточного диапазона работы устройства необходимы большие перемещения клина, это накладывает высокие требования к преобразователю, увеличивает его габариты и снижает возможность использования этого преобразователя линейных перемещений в малогабаритных приборах.

Известен преобразователь линейных перемещений, содержащий соосные корпус, ведущее и ведомое звенья, мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым и ведомого звена с корпусом, размещенные в общих плоскостях и имеющие разные жесткости: жесткость мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым меньше жесткости мембраны для сопряжения ведомого звена с корпусом, см. авторское свидетельство СССР №911175, кл.G 01 В 9/02, опубл. 1982 г.

Этот преобразователь имеет большой коэффициент преобразования от ведущего к ведомому звену, но радиальные габариты и масса его значительны, это ограничивает его эксплуатационные возможности по использованию, кроме того, преобразование в этом преобразователе (с большим передаточным числом) возможно вдоль его оси от ведущего к ведомому звену в одном направлении, а передача движения от ведомого к ведущему звену в обратном направлении происходит с передаточным числом, равным единице, это ограничивает функциональные возможности этого устройства, кроме того, большое число кольцевых участков мембран и большое число сочленений со звеньями усложняет конструкцию преобразователя.

Известен преобразователь линейных перемещений, содержащий соосные корпус, ведущее и ведомое звенья, мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым и ведомого звена с корпусом, размещенные в параллельных плоскостях и имеющие разные жесткости: жесткость мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым меньше жесткости мембраны для сопряжения ведомого звена с корпусом, см. авторское свидетельство СССР №1262276, кл. С 01 В 9/02, опубл. 1986 г.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

Преобразователь-прототип обладает большим диапазоном работы, однако в нем:

- при передаче перемещений от звена, несущего исполнительный элемент, к ведущему звену передаточное число равно единице, что не обеспечивает высокой точности перемещений в обратном направлении, это снижает функциональные возможности;

- большое число кольцевых участков мембран и сочленений со звеньями усложняет конструкцию;

- размещение ведущего звена в радиальном направлении вне габаритов корпуса усложняет крепление в стойках со стандартными присоединительными размерами (8, 28) под измерительные приборы;

- последовательно установленные мембраны увеличивают осевые габариты и массу, это ограничивает его использование в малогабаритной аппаратуре.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющей расширить функциональные возможности, упростить конструкцию и уменьшить габариты для установки преобразователя в малогабаритной аппаратуре.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в преобразователе линейных перемещений, содержащем соосные корпус, ведущее и ведомое звенья, мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым и ведомого звена с корпусом, размещенные в параллельных плоскостях и имеющие разные жесткости: жесткость мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым меньше жесткости мембраны для сопряжения ведомого звена с корпусом, выполнена мембрана для сопряжения ведущего звена с корпусом, параллельная и равная по размеру и жесткости мембране для сопряжения ведомого звена с корпусом, при этом мембрана для сопряжения ведущего звена с ведомым размещена между мембранами для сопряжения ведущего и ведомого звеньев с корпусом, кроме того, ведомое и ведущее звенья расположены внутри корпуса.

Кроме того, мембраны для сопряжения ведущего и ведомого звеньев с корпусом, одна относительно другой, имеют разную жесткость, но большую, чем жесткость мембраны для сопряжения ведущего звена с ведомым.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию “новизна”.

За счет реализации отличительных признаков (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Наличие мембраны для сопряжения ведущего звена с корпусом, вместе с мембраной для сопряжения ведомого звена с корпусом обеспечивает осуществление преобразования как в одном, так и в противоположном направлении вдоль оси преобразователя, при этом для получения в устройстве одинакового преобразования мембраны для сопряжения ведущего и ведомого звеньев с корпусом выполняют одинаковой жесткости, а для получения в устройстве различного преобразования мембраны, выше указанные, выполняют разной жесткости, это расширяет функциональные возможности преобразователя.

Взаимное расположение мембран, выполнение мембран для сопряжения ведущего и ведомого звеньев с корпусом одинаковыми по размеру упрощают конструкцию.

Размещение ведущего и ведомого звеньев внутри корпуса упрощает крепление преобразователя в стойках со стандартными присоединительными размерами под установку измерительных приборов, уменьшает массу и габариты устройства.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию “изобретательский уровень”.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид преобразователя линейных перемещений (разрез).

Преобразователь линейных перемещений содержит корпус 1, ведущее звено 2, ведомое звено 3, выступ П-образный (звена 3) 4, мембрану для сопряжения ведущего (2) звена с ведомым (3) 5, мембрану для сопряжения ведомого (3) звена с корпусом (1) 6, мембрану для сопряжения ведущего (2) звена с корпусом (1) 7, наконечник смещения ведущего (2) звена 8, наконечник смещения ведомого (3) звена 9.

Преобразователь линейных перемещений содержит соосно расположенные корпус 1, ведущее 2 и ведомое 3 звенья и мембраны 5, 6 и 7, размещенные в параллельных плоскостях.

На ведомом звене 3 выполнен выступ 4, имеющий П-образную форму. К выступу 4 крепится мембрана 5 для сопряжения ведущего 2 и ведомого 3 звеньев.

Мембрана 6 для сопряжения ведомого звена 3 с корпусом 1 и мембрана 7 для сопряжения ведущего звена 2 с корпусом 1 имеют одинаковые размеры.

Мембрана 5 размещена между мембранами 6 и 7 для сопряжения ведомого 3 и ведущего 2 звеньев с корпусом 1 соответственно.

В преобразователе выполнен наконечник 8 смещения ведущего звена 2 и наконечник 9 смещения ведомого звена 3.

Жесткость мембраны 5 для сопряжения ведущего звена 2 с ведомым 3 меньше жесткости мембран 6 и 7 для сопряжения ведомого 3 и ведущего 2 звеньев с корпусом 1 соответственно.

Жесткости мембран 6 и 7 для сопряжения ведомого 3 и ведущего 2 звеньев с корпусом 1 соответственно равны одна относительно другой.

Кроме того, жесткости мембран 6 и 7 для сопряжения ведомого 3 и ведущего 2 звеньев с корпусом 1 соответственно различны одна относительно другой, но больше жесткости мембраны 5 для сопряжения ведущего 2 и ведомого 3 звеньев.

Преобразователь осуществляет преобразование линейных перемещений следующим образом.

Перемещение наконечника 8 через мембрану 7 передается ведущему звену 2. Это перемещение ведущего звена 2 приводит к перемещению ведомого звена 3 через мембраны 5 и 6. Перемещение ведомого звена 3 составляет 1+К₂/К₁ доли перемещения ведущего звена 2, где K₁ - жесткость мембраны 5 для сопряжения ведущего звена 2 с ведомым 3; К₂ - жесткость мембраны 6 для сопряжения ведомого звена 3 с корпусом 1.

Так как жесткость мембраны 5 меньше жесткости мембраны 6, то перемещение наконечника 9 и ведомого звена 3 происходит на величину меньшую, чем перемещение ведущего звена 2 с наконечником 8.

Перемещение наконечника 9 через мембрану 6 передается ведомому звену 3, которое, в свою очередь, передает перемещение ведущему звену 2 с наконечником 8 через мембраны 5 и 7. Перемещение ведущего звена 2 составляет 1+К₃/К₁ доли перемещения ведомого звена 3, где К₁ - жесткость мембраны 5 для сопряжения ведущего звена 2 с ведомым 3; К₃ - жесткость мембраны 7 для сопряжения ведущего звена 2 с корпусом 1.

Так как жесткость мембраны 5 меньше жесткости мембраны 7, то перемещение наконечника 8 и ведущего звена 2 происходит на величину меньшую, чем перемещение ведомого звена 3 с наконечником 9.

Преобразователь осуществляет масштабное преобразование перемещений от наконечников 8 и 9 с последующей передачей преобразовательных перемещений соответственно наконечникам 9 и 8. Это преобразование (в зависимости от того, какой наконечник является ведущим) производится как в одном, так и в другом направлениях вдоль оси устройства.

В случае необходимости получить в устройстве одинаковое преобразование (передаточное число) от смещений наконечников 8 или 9 мембраны 6 и 7 выполнены одинаковыми по жесткости (из материала с одинаковыми физико-химическими параметрами).

В случае необходимости получить в устройстве различное преобразование (передаточное число) от смещений наконечников 8 или 9 мембраны 6 и 7 выполнены различными по жесткости (из материала с различными физико-химическими параметрами).

Предложенный преобразователь линейных перемещений может быть изготовлен промышленным способом, что подтверждает изготовление опытной партии на заводе “Измерон”, и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию “промышленная применимость”.

Использование предложенного преобразователя позволяет:

- расширить функциональные возможности;

- упростить конструкцию;

- уменьшить габариты;

- устанавливать его в малогабаритной аппаратуре.