УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ Российский патент 1997 года по МПК G01B7/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерений линейных размеров.

Известно устройство для измерения диаметра отверстий, содержащее корпус, направляющий цилиндр, прикрепленный к нижнему основанию корпуса, установочный наконечник с гайкой, измеритель перемещений корпусной иглы в виде датчика Холла, направляющий стержень, два постоянных магнита с полюсными наконечниками, перемычки с направляющим штифтом.

Недостатком этого устройства являются узкие функциональные возможности, поскольку устройство может измерять размер в одном направлении, по оси корпусной иглы, поэтому для измерения диаметра необходимо вводить устройство в измеряемое отверстие.

Известен индуктивный преобразователь линейный размеров, содержащий заполненный демпфирующей жидкостью герметичный корпус, закрепленную в корпусе катушку индуктивности с броневым ферромагнитным сердечником, рычаг с закрепленным на одном его конце измерительным наконечником и закрепленным на другом его конце ферромагнитным якорем, стаканообразную деталь демпфера, зубчатой колесо, направляющие элементы.

Недостатком этого устройства являются узкие функциональные возможности, поскольку устройство может измерять размер в одном направлении нормальной оси измерительного наконечника.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что устройство для измерения размеров, содержащее корпус, размещенный в нем вихретоковый датчик перемещений и установленное с возможностью перемещения передаточное звено с измерительным наконечником на одном его конце, снабжено шаровым шарниром, установленным в корпусе соосно с датчиком, а передаточное звено выполнено в виде расположенного на шарнире штока, второй конец которого обращен к датчику. При этом второй конец штока, обращенный к датчику, выполнен конусным.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус 1, установленный в нем вихретоковый датчик 2 с осесимметричной катушкой 3, подключенный к датчику блок 4 преобразования, подключенный к выходу последнего блок 5 регистрации.

Устройство содержит также шаровой шарнир 6, установленный в корпусе 1 и передаточное звено в виде установленного в шарнире 6 штока 7, один конец которого имеет измерительный наконечник 8, а второй конец 9 обращен к датчику 2 и расположен в зоне чувствительности последнего. При этом второй конец 9 штока 7 выполнен осесимметричным, например, конусным.

Перед началом работы устройства снимается статическая функция преобразования-зависимость выходного сигнала от величины смещения измерительного наконечника 8. При повороте штока 7 в шарнире 6 изменяется эффективный зазор между торцем вихретокового датчика 2 и вторым концом 9 штока 7, от которого и зависит выходной сигнал выхретокового датчика 2, фиксируемый блоком 5 регистрации.

В силу осевой симметрии на выходной сигнал вихретокового датчика 2 влияет только величина отклонения измерительного наконечника 9 от оси катушки 3 (т. е. от оси датчика 2), приводящее к изменению эффективного зазора и не влияет направление отклонения.

При работе устройства его корпус 1 посадочным местом соосно устанавливается в отверстие (или зазор) измеряемой детали 10.

Поворачивая шток 7 в шарнире 6, приводят измерительный наконечник 8 в соприкосновение с поверхностью измеряемой детали 10.

Обводят измерительным наконечником по поверхности измеряемой детали в отверстии. При этом блок 5 регистрации фиксирует результаты измерения.

Если некруглость отверстия мала (в пределах погрешности измерения), то с выхода блока 4 преобразования на блок 5 регистрации, поступает сигнал постоянный, однозначно характеризующий радиус отверстия в соответствии со статической функцией преобразования. Удвоенное значение результата дает диаметр отверстия. Удвоенное значение результата дает диаметр отверстия. Если же отверстие имеет эллипсоидную форму (овальность) то результаты будут изменяться практически, синусоидально с размахом, пропорциональным разности главных диаметров эллипса, относительно среднего значения, пропорционального среднему диаметру отверстия.

При этом за диаметр отверстия принимается минимальный диаметр эллипса, соответствующий удвоенному минимальному результату, зарегистрированному блоком 5 регистрации.

По показаниям блока 5 регистрации определяют экстремальные значения показаний вихретокового датчика, по разности которых определяют некруглость отверстия.

Кроме того, устройство позволяет измерять и величину неперпендикулярности оси отверстия его торцу. Для этого на измерительный наконечник 8 одевается оправка с наружным диаметром, соответствующим диаметру измеряемого отверстия (например, выполняется по скользящей посадке).

Измерительный наконечник 8 с оправкой вставляют в измеряемое отверстие, при этом корпус 1 за счет шарнира 6 устанавливается по торцу измеряемой детали 10.

Если отверстие перпендикулярно торцу детали 10, то оси штока 7 и датчика 2 совпадут. При этом блок 5 регистрации зафиксирует определенный сигнал, поступающий на него через блок 4 преобразователя от вихретокового датчика 2, принимаемый за начало отсчета.

Если ось отверстия неперпендикулярна торцу детали 10, то ось штока 7 будет составлять некоторый угол с осью датчика 2. При этом увеличите эффективный зазор между концом 9 штока 7 и вихретоковым датчиком 2. Соответствующий сигнал будет зафиксирован блоком 5 регистрации. По величине отклонения сигнала датчика 2 от начала отсчета с учетом статической функции преобразования определяется величина отклонения оси отверстия от перпендикуляра к торцу детали 10.

Измерение неперпендикулярности оси отверстия торцу детали можно провести и без оправки следующим образом.

В качестве блока 5 регистрации к выходу вихретокового датчика 2 подключается блок регистрации кругломера.

Тогда, если ось измеряемого отверстия детали 10 перпендикулярна торцу, то при обводе измерительным наконечником по поверхности отверстия блок 5 регистрации кругломера нарисует окружность (или эллипс) с геометрическим центром, совпадающим с началом координат.

Если же ось отверстия неперпендикулярна торцу, то геометрический центр нарисованной окружности будет отстоять от начала координат на некотором расстоянии, характеризующим неперпендикулярность оси отверстия торцу. По этому расстоянию с учетом определенной на этапе настройки статической функции преобразования определяют неперпендикулярность оси отверстия торцу.

Таким образом, устройство имеет более широкие функциональные возможности, поскольку позволяет измерять диаметры и зазоры не по одному направлению, а по всем, а также измерять неперпендикулярность оси отверстия торцу.

Использование: измерительная техника. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1, вихретоковый датчик 22, включающий катушку 3, блок 4 преобразования и блок 5 регистрации, шарнир 6, шток 7, на одном конце которого расположен измерительный наконечник 8, а второй конец 9 выполнен в виде конуса и установлен в зоне чувствительности вихретокового датчика 2. Устройство устанавливается соосно в отверстие измеряемой детали 10, измерительным наконечником 8 обводят по поверхности отверстия и по сигналу вихретокового датчика 2 определяют искомый размер, а также неперпендикулярность оси отверстия торцу 1 з. п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для измерения размеров, содержащее корпус, размещенный в нем вихретоковый датчик перемещений и установленное с возможностью перемещения передаточное звено с измерительным наконечником на одном его конце, отличающееся тем, что оно снабжено шаровым шарниром, установленным в корпусе соосно с датчиком, а передаточное звено выполнено в виде расположенного на шарнире штока, второй конец которого обращен к датчику. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй конец штока, обращенный к датчику, выполнен конусным.