专利名称：运动部件位置的真空信号引出装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及将真空环境内的信号引出到大气环境的设备，具体地说是一种运 动部件位置的真空信号引出装置。
背景技术：
目前，现有的真空信号引出装置可以分为两种，其中一种是将触点开关和接电线 缆等器件直接置于真空环境中，接线端通过真空陶瓷封接等方式将电线引出。这种方式要 求触点开关的外壳和机芯都要使用不锈钢金属材料，才能满足真空放气率和耐高温性等指 标；而且采用这种方式一旦在使用过程中触点开关损坏的话，就必须要系统停机破坏真空 方能取出更换，给操作带来较大不便。另一种真空信号引出装置采用光感方式，其结构原理 是在一端的大气环境中布置一个光束发生装置，通过玻璃等透光材料媒介将光束引入真空 环境，光束直线穿过真空和玻璃媒介被相对的位于另一端大气环境中的光感开关捕集并转 换成电信号输出。这种方式的缺点是只能用于清洁的真空环境中，因为一旦玻璃等透光媒 介被遮挡或污染，或是被其它光源干扰，光束线就不能有效穿过，从而就不会产生信号输出 或是产生错误信号。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种运动部件位置的真空信号引出装置。该装置将机 械触点放置在真空环境内，将光电开关放置在大气环境中，通过刚性传递将运动部件的位 置信号从真空中引出，克服了上述两种现有方式的不足。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型包括直杆、波纹管、法兰、光电开关及竖直套管，其中波纹管及法兰依 次套设在直杆上，波纹管的一端与直杆相连，另一端与法兰的一端连接，法兰的另一端与真 空室密封连接；所述直杆位于法兰以下的部分插入真空室内、且底端设有与运动部件滚动 摩擦的触点，直杆靠近顶端的位置上设有通光狭缝，所述光电开关安装在法兰上、位于直杆 设有通光狭缝的两侧；在直杆位于真空室内部分的外部套设有与法兰相连的竖直套管，该 竖直套管与直杆之间设有限制直杆径向平动自由度的导向铜套。其中在直杆的顶端设有维持装置静平衡并保持触点距运动部件相对高度位置的 调节装置，该调节装置包括固定支板、调节螺栓及锁紧螺母，其中固定支板安装在直杆的顶 端，调节螺栓螺纹连接在固定支板上，通过锁紧螺母锁死；所述光电开关与横支板的一端相 连，横支板的另一端与竖支板的一端连接，竖支板的另一端安装在法兰上，通过横、竖支板 可调整光电开关的位置；所述竖直套管的顶端与法兰相连，竖直套管与法兰之间设有套在 直杆上的上导向铜套，竖直套管的底端通过弹性挡圈压紧有套在直杆上的下导向铜套；所 述直杆的底端通过弹性圆柱销轴铰接有滚动轴承，该弹性圆柱销轴和滚动轴承共同构成触 点与运动部件接触；所述直杆轴向运动的真空密封为波纹管动密封。本实用新型的优点与积极效果为[0008]1.本实用新型通过刚性传递将机械触点信号(即运动部件的位置信号)从真空环 境中引出，并通过光电开关发出的光束被遮挡或由通光狭缝透过转换成精确的光电信号输 出，运动定位精确，信号响应及时。2.本实用新型在金属的直杆顶端固定了带有螺纹连接调整螺栓的固定支板，通过 调节螺栓阻碍直杆受大气压作用向下的运动趋势，维持装置的静平衡并保持触点距运动部 件的相对高度位置。3.本实用新型的光电开关通过横、竖支板安装在法兰上，通过对横、竖支板的调节 可以调整光电开关的位置。4.本实用新型在直杆上套设了上、下导向铜套，可以限制直杆的径向平动的自由 度，保证直杆只能沿轴向方向运动。5.本实用新型与运动部件的触点采用弹性圆柱销轴与滚动轴承配合的方式，滚动 轴承可转动，使触点处的摩擦力保持为较小的滚动摩擦力。6.本实用新型结构简单，使用方便。
图1为本实用新型的主视图；图2为图1的俯视图；图3为图1的A-A剖视图；图4为本实用新型的力学原理图；其中1为固定支板，2为直杆，3为波纹管，4为法兰，5为光电开关，6为横支板，7 为第一固定螺钉，8为第二固定螺钉，9为固定螺母，10为竖支板，11为固定螺栓，12为锁紧 螺母，13为调节螺栓，14为上导向铜套，15为第三固定螺钉，16为竖直套管，17为下导向铜 套，18为弹性挡圈，19为弹性圆柱销轴，20为滚动轴承，21为运动部件，22为通光狭缝，23 为沉头螺钉。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。如图1、图2所示，本实用新型包括固定支板1、直杆2、波纹管3、法兰4、光电开关 5、横支板6、竖支板10、调节螺栓13、竖直套管16及滚动轴承20，直杆2顶端一侧设有凹 台，固定支板1用沉头螺钉23固定安装在直杆2的凹台上、与直杆2连接为一体；直杆2的 轴向截面为“T”形，波纹管3套设在直杆2上，波纹管3的一端采用等离子弧焊焊接在直杆 2的变径处，另一端与套设在直杆2上的法兰4的一端焊接，法兰4的另一端与真空室静密 封；直杆2轴向运动的真空密封为波纹管动密封。直杆2位于法兰4以下的部分插入真空 室内、并且在底端通过弹性圆柱销轴19铰接有滚动轴承20，该弹性圆柱销轴19和滚动轴承 20共同构成触点与运动部件接触，滚动轴承20可转动，使触点处的摩擦力保持为较小的滚 动摩擦力。直杆2靠近顶端的位置上设有通光狭缝22，用以作为光信号的光束通道，光电 开关5安装在法兰4上、位于直杆2设有通光狭缝22的两侧；光电开关5与横支板6的一 端通过第一固定螺钉7相连，横支板6的另一端与竖支板10的一端通过第二固定螺钉8连 接，竖支板10的另一端通过固定螺母9及固定螺栓11安装在法兰4上，通过第一固定螺钉7、第二固定螺钉8、固定螺母9可调节横、竖支板6、10的相对位置，进而可以调整光电开关 5的位置。在直杆2位于真空室内部分的外部套设有与法兰4相连的竖直套管16，竖直套 管16的顶端通过第三固定螺钉15与法兰4固接，另一端为自由端；法兰4为刀口法兰，其 底面中央开有阶梯槽，竖直套管16的顶端设有止口，竖直套管16与法兰4之间设有套在直 杆2上的上导向铜套14，该上导向铜套14被竖直套管16压紧，并通过阶梯槽及止口定位； 竖直套管16的底端开有凹槽，凹槽内容置有套在直杆2上的下导向铜套17、并通过弹性挡 圈18压紧在竖直套管16中；上、下导向铜套14、17用以限制直杆2径向平动的自由度，保 证直杆2只能沿轴向运动。固定支板1沿径向向外延伸，在延伸部上螺纹连接有调节螺栓 13，该调节螺栓13的底端抵接在法兰4上，当大气压作用在直杆2上时，直杆2将向下运动， 波纹管3也将被压缩，调节螺栓13的作用就是通过旋转调节螺栓13，利用法兰4对调节螺 栓的反作用力，阻碍直杆2的运动趋势，维持装置的静平衡并保持触点距运动部件的相对 高度位置；当调节螺栓13调节到位后，用锁紧螺母12锁死。本实用新型的工作原理为金属的直杆2的顶端处在大气环境内，底端处在真空环境内，当直杆2静止时，光电开关5 —端的发射部发出的光束刚好可以通过直杆2顶端附近的通光狭缝22，被光电开 关5另一端的光感部接收，此时输出为“开”信号。如图3所示，当运动部件21在真空室内 以速度Vl水平运动碰撞作为触点的滚动轴承20时，接触力F的水平分力Fx被上、下导向 铜套14、17的径向力N抵消；接触力F的轴向分力Fy克服真空室外大气压力P、装置重力 和上、下导向铜套14、17与直杆2的摩擦力f，使直杆2以速度V2沿轴向向上运动。由于金 属的直杆可认定近似为刚体，根据在平面直线运动中刚体上各质点速度、位移相等的原理， 直杆2上的通光狭缝22也随着直杆沿轴向方向运动，此时，由于通光狭缝22位置改变，光 电开关5—端的发射部发出的光束被遮挡，此时光电开关输出为“关”信号，从而实现将运 动部件的位置信号从真空环境中引出。本实用新型的光电开关为市购产品，购置于日本山武公司的HPV-S12槽型光电开关。
权利要求一种运动部件位置的真空信号引出装置，其特征在于包括直杆(2)、波纹管(3)、法兰(4)、光电开关(5)及竖直套管(16)，其中波纹管(3)及法兰(4)依次套设在直杆(2)上，波纹管(3)的一端与直杆(2)相连，另一端与法兰(4)的一端连接，法兰(4)的另一端与真空室密封连接；所述直杆(2)位于法兰(4)以下的部分插入真空室内、且底端设有与运动部件滚动摩擦的触点，直杆(2)靠近顶端的位置上设有通光狭缝(22)，所述光电开关(5)安装在法兰(4)上、位于直杆(2)设有通光狭缝(22)的两侧；在直杆(2)位于真空室内部分的外部套设有与法兰(4)相连的竖直套管(16)，该竖直套管(16)与直杆(2)之间设有限制直杆径向平动自由度的导向铜套。
2.按权利要求1所述运动部件位置的真空信号引出装置，其特征在于在直杆(2)的 顶端设有维持装置静平衡并保持触点距运动部件相对高度位置的调节装置，该调节装置包 括固定支板(1)、调节螺栓(13)及锁紧螺母(12)，其中固定支板(1)安装在直杆(2)的顶 端，调节螺栓(13)螺纹连接在固定支板(1)上，通过锁紧螺母(12)锁死。
3.按权利要求1所述运动部件位置的真空信号引出装置，其特征在于所述光电开关 (5)与横支板(6)的一端相连，横支板(6)的另一端与竖支板(10)的一端连接，竖支板(10) 的另一端安装在法兰(4)上，通过横、竖支板(6、10)可调整光电开关(5)的位置。
4.按权利要求1所述运动部件位置的真空信号引出装置，其特征在于所述竖直套管(16)的顶端与法兰(4)相连，竖直套管(16)与法兰(4)之间设有套在直杆(2)上的上导向 铜套(14)，竖直套管(16)的底端通过弹性挡圈(18)压紧有套在直杆(2)上的下导向铜套(17)。
5.按权利要求1所述运动部件位置的真空信号引出装置，其特征在于所述直杆(2) 的底端通过弹性圆柱销轴(19)铰接有滚动轴承(20)，该弹性圆柱销轴(19)和滚动轴承 (20)共同构成触点与运动部件接触。
6.按权利要求1所述运动部件位置的真空信号引出装置，其特征在于所述直杆(2) 轴向运动的真空密封为波纹管动密封。
专利摘要本实用新型涉及将真空环境内的信号引出到大气环境的设备，具体地说是一种运动部件位置的真空信号引出装置，波纹管及法兰依次套设在直杆上，波纹管的一端与直杆相连，另一端与法兰的一端连接，法兰的另一端与真空室密封连接；所述直杆位于法兰以下的部分插入真空室内、且底端设有与运动部件滚动摩擦的触点，直杆靠近顶端的位置上设有通光狭缝，所述光电开关安装在法兰上、位于直杆设有通光狭缝的两侧；在直杆位于真空室内部分的外部套设有与法兰相连的竖直套管，该竖直套管与直杆之间设有限制直杆径向平动自由度的导向铜套。本实用新型通过刚性传递将机械触点信号从真空环境中引出，并转换成精确的光电信号输出，运动定位精确，信号响应及时。
文档编号G01D5/34GK201569447SQ20092028841
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者佟辉, 佟雷, 孙影, 林秀青, 汪良 申请人:中国科学院沈阳科学仪器研制中心有限公司