CS258187B1

CS258187B1 - Angle sensor

Info

Publication number: CS258187B1
Application number: CS868801A
Authority: CS
Inventors: Petr Prause; Vladimir Naprstek; Vaclav Martinek
Original assignee: Petr Prause; Vladimir Naprstek; Vaclav Martinek
Priority date: 1986-12-01
Filing date: 1986-12-01
Publication date: 1988-07-15
Also published as: CS880186A1

Abstract

Řešení se týká snímače úhlu natočeni, určeného zejména pro snímání otočných nebo přímočarých pohybů těžkých mechanismů. V základním válcovém tělese snímače je souose uložen vstupní hřídel, v němž je vytvořen souosý kanál, uzavřený z obou stran nastavovacími šrouby. V kanálu je vložena tlačná tyčka, jejíž zadní konec je opřen o nastavovací šroub. Přední konec tlačné tyčky je opřen o jednu z alespoň pěti aretačních kuliček. Odměřovací kotouč, uložený na vstupním hřídeli mezi úchytem infradiod a drážkem fototranzistorů, je opatřen vícestopným kódem a stupnici. K vnějšímu povrchu základního válcového tělesa je připojena svorkovnice opatřená pájecími kolíky se stopkou a chladicími žebry. V místě uložení aretačních kuliček je vstupní hřídel opatřen prstencem.The solution concerns a rotation angle sensor, intended in particular for sensing rotary or linear movements of heavy mechanisms. An input shaft is coaxially mounted in the basic cylindrical body of the sensor, in which a coaxial channel is formed, closed on both sides by adjustment screws. A push rod is inserted in the channel, the rear end of which is supported by the adjustment screw. The front end of the push rod is supported by one of at least five locking balls. The measuring disc, mounted on the input shaft between the infrared diode holder and the phototransistor groove, is provided with a multi-track code and a scale. A terminal block equipped with soldering pins with a shank and cooling fins is connected to the outer surface of the basic cylindrical body. The input shaft is provided with a ring at the location of the locking balls.

Description

Vynález se týká snímače úhlů natočení, určeného zejména pro snímání otočných nebo přímočarých pohybů těžkých mechanismů.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle sensor, in particular intended to sense rotational or rectilinear movements of heavy mechanisms.

U dosud používaných snímačů úhlu natočení se upevňování navazujícího mechanického dílu, například pastorku, na hřídel snímače provádí nalisováním, naklínováním, uložením pomocí drážky a pera nebo pomocí soustavy drážek, přitažením stavěcím šroubem umístěným radiálně, sevřením kleštinou a podobně. Tato spojení jsou bu3 nerozebíratelná nebo rozebíratelná s obtížemi. U těchto rozebíratelných spojení je například nutné zajistit přístup k upínacímu mechanismu z boční strany, což není vždy výhodné. Známé snímače úhlu natočení také neumožňují zjistit okamžitý úhel natočení, dojde-li k výpadku napájecího napětí.In prior art angle-of-rotation sensors, the attachment of a connecting mechanical component, such as a pinion, to the shaft of the sensor is accomplished by crimping, wedging, groove and tongue or groove assembly, tightening with an adjusting screw positioned radially, clamping gripper and the like. These connections are either non-detachable or difficult to disassemble. For example, with these releasable connections, it is necessary to provide access to the clamping mechanism from the side, which is not always advantageous. Also, the known rotation angle sensors do not make it possible to determine the instantaneous rotation angle in the event of a power failure.

Stejně tak při ustavování snímače do výchozí polohy chybí přímý údaj o skutečné poloze snímače. Přívodní kolíky bývají u známých snímačů úhlu natočení z obou stran opatřeny závitovými spoji různého provedení, plochými pružícími kontakty, pájecími plochami nebo jejich vzájemnými kombinacemi. Z hlediska dokonalého elektrického spojení je nejvhodnější provedení s pájecími plochami na obou koncích. V tomto případě však při připojování vnějšího, obvykle robustního, kabelu může dojít k vyhřátí již hotového vnitřního pájeného spoje, čímž se může celý přístroj znehodnotit.Similarly, when positioning the sensor, there is no direct indication of the sensor's actual position. In known rotation angle sensors, the connection pins are provided on both sides with threaded connections of different designs, flat spring contacts, solder surfaces or combinations thereof. From the point of view of perfect electrical connection, the design with solder surfaces at both ends is the most suitable. In this case, however, when connecting an external, usually robust, cable, the already finished internal solder joint may become hot, thereby rendering the whole device inoperable.

Uvedené nedostatky odstraňuje snímač úhlu natočení podle vynálezu, obsahující základní válcové těleso opatřené předním a zadním čelem, v němž je vytvořeno okénko. Ve válcovém tělese je souose uložen vstupní hřídel, na kterém je upevněn odměřovači kotouč uložený mezi úchytem infradiod a držákem fototranzistorů, za nimiž je uložena osazená deska se svítivými diodami. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ve vstupním hřídeli je vytvořen souosý kanál, uzavřený z obou stran nastavovacími šrouby.These drawbacks are overcome by a rotation angle sensor according to the invention comprising a basic cylindrical body provided with front and rear faces in which a window is formed. In the cylindrical body, an input shaft is mounted coaxially, on which a metering disk is mounted between the infradiod holder and the phototransistor holder, behind which a stepped plate with light-emitting diodes is mounted. The essence of the invention is that a coaxial channel is formed in the input shaft and is closed on both sides by adjusting screws.

V kanálu je vložena tlačná tyčka, jejíž zadní konec je opřen o nastavovací šroub. Přední konec tlačné tyčky je opřen o jednu z alespoň pěti aretačních kuliček. K vnějšímu povrchu základního válcového tělesa je připojena svorkovnice opatřená pájecími koliky, které jsou opatřeny stopkou a chladicími žebry. Výhodným provedením vynálezu je, že vstupní hřídel je v místě uložení aretačních kuliček opatřen prstencem a že odměřovači kotouč je vybaven vícestopým kódem a stupnicí.A push rod is inserted in the channel, the rear end of which is supported by the adjusting screw. The front end of the push rod is supported on one of the at least five locking balls. Connected to the outer surface of the basic cylindrical body is a terminal block provided with solder pins having a shank and cooling fins. A preferred embodiment of the invention is that the input shaft is provided with a ring at the location of the retaining balls and that the metering disk is provided with a multi-track code and a scale.

Snímač.úhlu natočení svou konstrukcí zajištuje snadno rozebíratelné spojení hřídele snímače s navazujícím mechanickým dílem. Upevňováni aretačním kuličkovým mechanismem má výhodu snadného ovládáni z nejpřístupnějšího místa, jímž je zadní stěna snímače. Dále skýtá možnost nastavení libovolné vzájemné polohy hřídele a navazujícího mechanického dílu, například pastorku. Vzhledem k tomu, že je jeho odměřovači kotouč opatřen i stupnicí, je možné i během výpadku napájecího napětí zjistit skutečné natočení snímače. Také pájecí kolíky umožňují dokonalé elektrické spojení bez nebezpečí znehodnocení snímače.Due to its design, the rotary encoder ensures an easily detachable connection of the encoder shaft to the connected mechanical part. Fixing with the locking ball mechanism has the advantage of being easy to operate from the most accessible place, the rear wall of the sensor. It also provides the possibility of adjusting any relative position of the shaft and the associated mechanical part, such as a pinion. Since its metering wheel is also equipped with a scale, it is possible to determine the actual rotation of the sensor even during a power failure. Also solder pins allow perfect electrical connection without the risk of sensor degradation.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněn příklad provedeni snímače úhlu natočení podle vynálezu. Na obr. 1 je snímač zobrazen v nárysném řezu, na obr. 2 je uveden řez A-A a na obr. 3 je znázorněn bokorys· odměřovacího kotouče.In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of a rotation angle sensor according to the invention is shown schematically. FIG. 1 is a cross-sectional view, FIG. 2 is a cross-section A-A, and FIG. 3 is a side view of the metering wheel.

Snímač úhlu natočení je tvořen základním válcovým tělesem 10, opatřeným předním čelem 11 a zadním čelem 19, ve kterém jsou umístěna víčka 12, z nichž jedno překrývá okénko 18.The angle-of-rotation sensor consists of a base cylindrical body 10 provided with a front face 11 and a rear face 19, in which lids 12 are located, one of which covers the window 18.

V základním válcovém tělesu 10 je souose uložen vstupní hřídel 20 s aretačním mechanismem.In the basic cylindrical body 10, an input shaft 20 with a locking mechanism is mounted coaxially.

Ve vstupním hřídeli 20 je vytvořen souosý kanál, který je z obou stran uzavřen nastavovacími šrouby 21. V kanálu je vložena tlačná tyčka 22, jejíž zadní konec je opřen o nastavovací šroub 21. Přední konec tlačné tyčky 22 je opřen o jednu z aretačních kuliček 23, uložených ve vstupním hřídeli 20, který je v místě uložení aretačních kuliček 23 opatřen prstencem 24.A coaxial channel is formed in the input shaft 20 and is closed on both sides by the adjusting screws 21. A push rod 22 is inserted in the channel, the rear end of which is supported by the adjusting screw 21. The front end of the push rod 22 is supported by one of the locking balls 23 are provided in the input shaft 20, which is provided with a ring 24 at the location of the locking balls 23.

Uvnitř základního válcového tělesa 10 je na vstupním hřídeli 20 upevněn odměřovači kotouč 30.» opatřený vícestopým kódem 31 a stupnicí 32. Odměřovači kotouč 30 je uložen mezi úchytem 13 infradiod 60 a držákem 14 fototranzistorů 70_, opatřeným hrotem 15 Za fototranzisto ry 70 je uložena osazená deska 16 se svítivými diodami 17 pro osvětlení stupnice 32. Uvnitř válcového tělesa 10 snímače je uložena i deska plošného spoje s tvarovacími a oddělovacími obvody. K vnějšímu povrchu základního válcového tělesa 10 je připojena svorkovnice 40, vybavená pájecími kolíky 41 pro připojení kabelu. Pájecí kolík 41 je opatřen stopkou 42, určenou pro zasunutí do vnitřního prostoru základního válcového tělesa 10 snímače, a chladicími žebry 45, umístěnými mezi vnějším pájecím místem 43 a vnitřním pájecím místem 44.The metering disk 30 is provided on the input shaft 20 with a multi-track code 31 and a scale 32. The metering disk 30 is mounted between the infradiod holder 60 and the phototransistors holder 14, provided with the tip 15. A printed circuit board 16 with LEDs 17 for illuminating the scale 32. A printed circuit board with forming and separating circuits is also located inside the sensor barrel 10. Connected to the outer surface of the base cylindrical body 10 is a terminal block 40 provided with solder pins 41 for cable connection. The solder pin 41 is provided with a shank 42 for insertion into the interior of the sensor base barrel 10 and cooling fins 45 disposed between the outer solder spot 43 and the inner solder spot 44.

Snímač úhlu natočení poskytuje řídicímu systému informace o poloze částí strojního zařízení, jejichž rotační nebo přímočarý pohyb umožňuje měřit. Na vstupní hřídel 20, vystupující na předním čele 11, se upevní navazující mechanický díl, například pastorek, který spojuje snímač úhlu natočení se sledovanou částí strojního zařízení, například s housenicovým podvozkem. Navazující mechanický díl se na vstupní hřídel 20 snímače upevňuje pomocí prstence’ 24 aretačními kuličkami 23. Tlak na aretační kuličky 23 je vyvozován prostřednictvím tlačné tyčky 22 a nastavovacího šroubu 21, ovládaného ze zadního čela 19 snímače. To umožňuje jemné ustavení vztahu mezi polohou sledované části strojního zařízení a výstupním elektrickým signálem.The angle-of-rotation sensor provides the control system with information on the position of the parts of the machinery whose rotational or rectilinear movement makes it possible to measure. On the input shaft 20 extending on the front face 11, a connecting mechanical part, for example a pinion, is connected, which connects the angle-of-rotation sensor with the monitored part of the machinery, for example a caterpillar undercarriage. The connecting mechanical part is fixed to the sensor input shaft 20 by means of a ring 24 by means of the locking balls 23. The pressure on the locking balls 23 is exerted by the push rod 22 and the adjusting screw 21 operated from the rear face 19 of the sensor. This allows a fine relationship to be established between the position of the machine part being monitored and the electrical output signal.

Při měření lze číst údaje ze stupnice 32 pomocí průhledu v osazené desce 16 a okénka 18. Pro snadnější odečítání je stupnice osvětlována svítivými diodami 22,. Odečítání se provádí proti hrotu 15 držáku 14 fototranzistorů 70. Rektifikační poloha odměřovacího kotouče 30, která umožňuje definovat vztah mezi polohou sledované části strojního zařízení a výstupním elektrickým signálem a která se nachází například uprostřed stupnice, je indikována zhasnutím svítivých diod 17.During the measurement, the data from the scale 32 can be read by means of a viewing window in the mounted plate 16 and a window 18. The scale is illuminated by light-emitting diodes 22 for easier reading. The reading is made against the tip 15 of the phototransistors holder 14. The rectifying position of the metering disk 30, which allows to define the relationship between the position of the monitored machine part and the output electrical signal, for example located in the middle of the scale, is indicated by the LEDs extinguishing.

Snímač úhlu natočení podle vynálezu je určen pro snímání otočných nebo přímočarých pohybů těžkých mechanismů v povrchových dolech. Lze jej však použít v celé řadě dalších strojírenských odvětví.The angle-of-rotation sensor according to the invention is intended for sensing rotational or rectilinear movements of heavy mechanisms in open-cast mines. However, it can be used in a number of other engineering sectors.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A rotary angle sensor, in particular for sensing rotary or rectilinear movements of heavy mechanisms, comprising a base cylindrical body provided with a front and a rear face in which a window is formed, a cylindrical body coaxially receiving an input shaft on which a metering disk equipped with a multistage code and a scale which is disposed between the infradiod mount and the phototransistor holder, behind which a stepped LED board is mounted, characterized in that a coaxial channel formed in the input shaft (20) is closed from both sides by adjusting screws (21), wherein a push rod (22) is inserted, the rear end of which is supported by the adjusting screw (21), while the front end is supported by one of the at least five locking balls (23), and a terminal block is attached to the outer surface of the base cylinder (10) (40) provided with solder pins (41).

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the input shaft (20) is provided with a ring (24) at the location of the locking balls (23).

3. Sensor according to claim 1, characterized in that the solder pins (41) are provided with a shank (42) at one end and cooling fins (45) in the middle.