Задатчик малых перемещений

(39 2 В 1/00 Е ИЗОБРЕТЕНИДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОРСКОМ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И.ОТКРБТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (72) В,М,Будник, И,Ю,Науменко и Н.М.Доронина(56) Авторское свидетельство СССР М 1420337, кл. 6 01 В 3/20, 1988,Авторское свидетельство СССР М 1160476, кл. 6 01 В 1/00, 1985.(54) ЗАДАТЧИК МАЛЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для задания малых перемещений в приборах и механизмах различного назначения, Цель изобретения - повышение разрешающей способности. Это достигается тем, что задатчик малых перемещений, включающий основание 1, упругий элемент 2, привод 3 перемещений и иреобразователь 4 перемещений, снабжен дополнительным упругим элементом 5, выполненным в виде двух параллельно расположенных пластин 6 и 7, концы которых соединены колодками 8 и 9, причем одна из пластин жестко связана с упругим элементом 2, другая контактирует с приводом 3 перемещений, Жесткость упругого элемента 2 выбрана выше жесткости дополнительного упругого элемента 5, а колодки 8 и 9 установлены с возможностью перемещения и фиксации их вдоль пластин 6 и 7. 1 3, п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам длязадания и контроля малых перемещений, иможет быть использован в качестве средства задания и контроля малых перемещений датчиков микродеформационныхофтальмотонометров, в механизмах прецизионных приборов линейного перемещения, устройство точного приборостроения,Образцовых средствах контроля тонкихтехнологических процессов, измерительной тЕхнике и т;д,Известен датчик положения, выполненный в виде щупа, составленного из отдельных втулок, расположенных последовательно вдоль оси между хвостовиком иконтактной головкой, и стянутых цилиндрической пружиной, закрепленной одним концом на хвостовике, другим - на внутреннейстороне контактной головки, с электроконтактами, установленными с возможностьювзаимодействия со щупом,Указанный датчик положения обеспечивает установку щупа относительно измеряемого элемента в диапазоне,поевышающем 1 105 м, с разрешающейспособностью не лучше 1 10 м, не исключает влияния микрозазоров, люфтов и иныхфакторов на срабатывание электроконтактов, не обеспечивает контроля промежуточных положений, что исключает егоиспользование в ряде прецизионных приборов и устройств точной механики и измерительной техники,Известно также устройство для малыхустановочных перемещений, содержащееоснование, упругий элемент в виде балки,привод перемещения упругого элемента ипреобразователь перемещений, контактирующие с балкой упругого элемента,Устройство работает с разрешающейспособностью менее 1 10 м и обеспечивает регулировку установочного перемещенияв диапазоне, превышающем 1 10 м, т,е.имеет более высокие характеристики, чемописанное известное устройство, которыеоднако недостаточны для применения устройства в качестве прецизионного средствазадания перемещений датчиков микродеформационных офтальмотонометров и других высокоточных средств измерениялинейных перемещений, в которых требуется обеспечение разрешающей способностине хуже 1 10 м,Целью изобретения является повышение разрешающей способности задания малых перемещений.Поставленная цель достигается тем, чтоЗйдатчик малых перемещений, содержащий 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 упругий элемент, выполненный в виде балки, жестко закрепленной обоими концами на корпусе, привод перемещения упругого элемента и преобразователь перемещений, контактирующие с балкой, снабжен дополнйтельным упругим элементом, выполненным в виде двух параллельно расположенных пластин (плоских пружин), концы которых соединены посредством колодок, одна из пластин жестко связана с основным упругим элементом, другая гонтактирует с приводом перемещений, а жесткость основного упругого элемента выше жесткости дополнительногого уп ругаго элемента, (Олодки дополнительного упругого элемента установлены с возможностью пеоемещения вдоль пластин.В предлагаемом устройстве обеспечивается преобразование величины рабочего хода привода перемещений в микроперемещения основного упругого элемента с передаточным коэффициентом, задаваемым параметрами дополнительной упругой системы, что обуславливает получение высокой разрешающей способности отработки микродеформаций основного упругого элемента в диапазоне от 1 10 до 1 10 м при-9высокой равномерности и плавности задания хода нормируемого микроперемещения,Регулировка расстояния между колодками пластин дополнительного упругого элемента обеспечивает достижение необходимой для конкретного применения соотношения жесткостей упругих элементов задатчика, что обуславливает широкие возможности использования устройства при задании микроперемещений,На фиг, 1 изображена конструктивная схема задатчика; на фиг, 2 и 3 - схемы рабочих деформаций,Задатчик малых перемещений (фиг, 1) содержит основание 1 (корпус), основной упругий элемент 2, жестко закрепленный обоими концами в корпусе 1, привод 3 перемещения и преобразователь 4 перемещений, контактйрующий с основным упругим элементом 2, Задатчик снабжен дополнительным упругим элементом 5 в виде двух параллельно расположенных пластин б и 7 (плоских пружин), концы которых соединены посредством колодок 8 и 9. При этом пластина б жестко связана с упругим элементом 2 через прокладку 10, а пластина 7 контактирует с приводом 3 перемещения посредством направляющей 11, проходящей через отверстие в корпусе 1. Расстояние между колодками 8 и 9 определяет наряду с конструктивными параметрами (толщина, материал и т.п,) жесткость дополотношением жесткостей основного упруго-.го элемента 2 к дополнительному упругомуэлементу 5, которое в данном примере задано в диапазоне от 1 10 до 1 10 м, Приэтом обеспечивается разрешающая способность задатчика 1 10 м или большая,-8Задатчик малых перемещений работаетследующим образом (работа дана на примере использования задатчика для заданиямикроперемещений плунжеру 14 датчика 15 35микродеформационного офтальмотонометра при его поверке),Датчик 15 размещается в опоре 16; причем его плунжер 14 устанавливается в непосредственной близости от наконечника 4013. Приводом 3 перемещения через направляющую 11 воздействуют на пластины 6 и 7упругого элемента 5. При этом формируетсяприложение на последний сосредоточенного усилия и соответствующего момента, 45действующего на пластины 6 и 7. При одинаковых конструктивных параметрах пластин6 и У и осесимметричном приложении нагрузки изгибающие моменты, действующиена них, адекватны и вызывают их равные 50деформации, сумма которых определяет деформацию дополнительного упругого элемента 5 и величину формируемого имсосредоточенного усилия прикладываемого к основному упругому элементу 2. При 55этом жесткость дополнительного упругогоэлемента 5 определяется схемой деформаций пластин 6 и 7 и фиксации на них колодок8 и 9 (фиг. 2 и 3). Основной упругий элемент нительного упругого элемента 5. При этом наибольшая и наименьшая жесткость упругого элемента 5 обеспечивается соответственно при наименьшем и наибольшем расстоянии между колодками 8 и 9 при фиксации пластин 6 и 7, а жесткость основного упругого элемента 2 существенно превышает жесткость дополнительного упругого элемента 5. Преобразователь 4 перемещений контактирует с основным упругим элементом 2 через жестко соединенный с ним кронштейн 12, Наконечник ",3 установлен в кронштейне 12 напротив плунжера 14 датчика 15 (для задания которому нормируемых микроперемещений используется в данном примере предлагаемый задатчик), закрепленного в направляющей 16,В качестве преобразователя 4 перемещений могут быть использованы прецизионные электронные измерительные системы с шагом дискретности, равным или менее 1 10 м, например, модели 76500, 76503 и др. Диапазон задаваемых микроперемещений определяется величиной рабочего хода привода 3 перемещений .и 5 10 15 20 25 2 при воздействии дополнительного упругого элемента 5 деформируется и отрабатывает перемещение, наибольшее по величине вцентре упругого элемента 2, Его значениезадается в диапазоне 1 10 - 1 10 м и определяет диапазон измерений. Равнозначное указанному перемещение совершае 1наконечник 13, который контактно соприкасается с плунжером 14 датчика 15 микродеформационного офтальмотонометра.В момент начального контакта, фиксируемого по измерительной шкапе, преобразователь 4 перемещений вводится всоприкосновение с основным упругим элементом 2 посредством кронштейна 12 и наего табло выводится нуль отсчета.Приводом 3 перемещения по показаниям преобразователя 4 перемещений устанавливают требуемое перемещениеосновного упругого элемента 2. При этом .обеспечивается соответствующее перемещение плунжера 14 датчика 15 и производитсясчитывание результата по шкале офтальмотонометра и сравнениеего с показаниямипреобразователя.4 перемещений,При использовании задатчика для поверки офтальмотонометра передаточныйкоэффициент преобразования перемещений задается значением 1 10, что позволязет при максимальном ходе дополнительногоупругого элемента 5.установить верхнийпредел перемещений основного упругогоэлемента 2 на уровне 5 10 м и обеспечить.6поверку микродеформационного офтальмотонометра в пределах рабочего перемещения плунжера 14 его датчика 15,При этом при шаге дискретности привода 3 перемещений, равном или меньшем1 10 5 м, чувствительность задатчика, определяемая разрешающей способностью задания перемещения и его контроля,составляет менее 1 10 м и обеспечивает-8удовлетворение метрологических требований, исключающих влияние погрешностиустановки малых перемещений плунжера14 датчика 15 микродеформационного офтальмотонометра. Высокая разрешающаяспособность преобразования перемещений задатчика, обеспечиваемая в диапазоне 1 10 - 1 10 м, позволяет достигнутьвысокой равномерности и плавности ходапри задании микроперемещений.Конкретное значение верхнего пределаизмерений при использовании задатчикадля поверки приборов с другими метрологическими характеристиками может быть задано иным - с учетом значений этиххарактеристик, внутри указанного диапазона измерений, Также иным может быть за 1744718дан шаг дискретности в указанном диапазоне разрешающейспособности задатчика. И то и другое обеспечивается путем задания конкретного значения внутри диапазона его изменения коэффициента преобразования перемещений регулированием расстояния между колодками 8 и 9, фиксирующими пластины б и 7, при фиксированном значении шага дискретности привода 3 перемещений,Таким образом, предлагаемый эадатчик обеспечивает высокую разрешающую способность задания малых перемещений, исключает "мертвый ход", микролюфты и иные факторы, не позволяющие в известных устройствах получить точное задание малых перемещений при поверке, в частности, микродеформационных офтальмотонометро в.Благодаря возможности регулировать передаточный коэффициент преобразования величины перемещений на входе и выходе задатчика обеспечивается широкое использование его в прецизионных устройствах точного приборостроения и в измерительной технике с различными метрологи .ескими характеристиками. Указанное подтверждено при проведении приемочных испытаний офтальматонометра ОТМА, подтвердивших достижение задатчиком высокой разрешающей способности (1 10 м),-в что на порядок и более превышает разрешаощую способность прототипа, и погрешности задания малых перемещений менее 1 О от верхнего предела измерений 1 10 в)м при проведении проверки метрологических характеристик. Погрешность задания перемещений в прототипе составляет порядка3 - 5"-,ь,При этом предлагаемым задатчикомобеспечивается высокая равномерность и5 плавность хода микроперемещения, Малыегабариты, простота реализации задатчика впроизводственных условиях, независимость к вибрационным и иным воздействиям в плоскостях, перпендикулярных10 направлению задаваемых перемещений,позволивших отказаться от специальныхмассивных опор, высокая разрешающаяспособность и точность задания малых перемещений характеризуют предлагаемый15 задатчик.Формула изобретения 1. Задатчик малых перемещений, включающий основание, упругий элемент в виде 20 балки, жестко закрепленной обоими концами на корпусе. привод перемещения упругого элемента и преобразователь перемещений, контактирующий с балкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 25 повышения разрешающей способности, онснабжен дополнительным упругим элементом, выполненным в виде двух параллельных пластин, концы которых соединены колодками, причем одна из пластин жестко 30 связана с основным упругим элементом,другая контактирует с приводом перемещения, а жесткость основного упругого элемента выше жесткости дополнительного,2, Задатчик по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я 35 тем, что колодки дополнительного упругогоэлемента установлены с возможностью перемещения и фиксации их вдоль пластин,1744718 Корректор Т. Мале Редактор Е, Коп оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 2199 ВНИИПИ Го Составитель В. БудниТехред М,Моргентал Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5