УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ОСИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОТВЕРСТИЙ Российский патент 1997 года по МПК G01B5/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения отклонения от прямолинейности оси (изогнутости) цилиндрического отверстия длинных труб небольшого диаметра, необходимых во многих сферах промышленного производства, в частности, в производстве оружейных стволов, погружных насосов для нефтяных и газовых скважин и т.п.

Известно устройство для измерения отклонения от прямолинейности оси отверстия, содержащее две неподвижные опоры, расположенные на заданном расстоянии, и, как минимум, один измерительный преобразователь, расположенный между ними. Показание преобразователя определяет отклонение от прямолинейности оси отверстия на заданном расстоянии [1]
Известно также устройство для измерения отклонения от прямолинейности оси цилиндрического отверстия, содержащее корпус с разнесенными по его длине радиальными опорами, служащими для установки корпуса в измеряемом отверстии, и установленные в корпусе индуктивный измерительный преобразователь перемещения и подпружиненный передаточный элемент для перемещения подвижного элемента измерительного преобразователя; передаточный элемент выполнен в виде двухплечего рычага, на одном из плеч которого установлен измерительный наконечник, контактирующий с поверхностью цилиндрического отверстия, а второе плечо связано с подвижным элементом измерительного преобразователя [2]
При использовании известных устройств измерение производится от образующей отверстия, вследствие чего сигнал измерительного преобразователя соответствует отклонению от прямолинейности образующей. Это отклонение может отличаться от отклонения от прямолинейности оси отверстия, что обуславливает погрешность измерения.

Изобретение решает задачу создания такого устройства для измерения отклонения от прямолинейности оси цилиндрического отверстия, при использовании которого измерение указанного отклонения производилось бы от идеальной (т.е. прямой) оси отверстия, вследствие чего повышается точность измерения.

Это достигается согласно изобретению благодаря тому, что в устройстве для измерения отклонения от прямолинейности цилиндрического отверстия, содержащем корпус с разнесенными по его длине радиальными опорами, служащими для установки корпуса в измеряемом отверстии, и установленные в корпусе индуктивный измерительный преобразователь перемещения и подпружиненный передаточный элемент для перемещения подвижного элемента измерительного преобразователя, корпус выполнен составным по длине из двух частей, подпружиненных друг относительно друга, а опоры самоустанавливающимися, одна из частей корпуса, в которой установлен преобразователь перемещения, имеет плоскую торцевую стенку, а передаточный элемент закреплен на второй части и имеет грибовидную форму, при этом его шляпка с внутренней стороны выполнена с острой кромкой, контактирующей с упомянутой торцевой стенкой, и поджата к ней с помощью пружины, а внешняя ее поверхность контактирует с подвижным элементом преобразователя перемещения.

При такой конструкции устройства каждая часть корпуса устанавливается точно по действительной оси измеряемого отверстия в том месте, где расположена эта часть, и, если действительные оси не находятся на одной прямой, а пересекаются, сигнал измерительного преобразователя перемещения соответствует углу их пересечения, определяющему отклонение от прямолинейности оси отверстия.

Для обеспечения возможности измерения отклонения от прямолинейности отверстий большой длины устройство может быть снабжено телескопической рукояткой, шарнирно соединенной с корпусом.

Для того, чтобы вес рукоятки не влиял на результаты измерения, рукоятка имеет опорный поясок, устанавливаемый в измеряемом отверстии с зазором, меньшим зазора в шарнире, соединяющим рукоятку с корпусом.

На фиг. 1 показано описываемое устройство в продольном разрезе, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для измерения отклонения от прямолинейности оси цилиндрических отверстий содержит корпус 1, выполненный составным по длине из двух частей 2 и 3, имеющих возможность самоцентрироваться с помощью двух радиальных опор 4 и 5, разнесенных по его длине (базовое расстояние L). Каждая опора 4 и 5, расположенная, соответственно, в части 2 и 3 корпуса 1, имеет по три шарика 6, размещенных по окружности через 120^o в отверстиях частей 2 и 3 корпуса 1. Каждая группа из трех шариков 6 опирается на коническую втулку 7. Втулки 7 установлены в частях 2 и 3 корпуса 1 и поджимаются к шарикам 6 пружинами 8. Шарики 6 подбираются одинакового диаметра, а втулки 7 установлены в частях 2 и 3 корпуса 1 по скользящей посадке без зазора. Таким образом, когда устройство введено в измеряемое цилиндрическое отверстие 9 и шарики 6 прижаты к его поверхности пружинами 8, ось каждой части 2 и 3 корпуса 1 точно совпадает с осью измеряемого цилиндрического отверстия 9 в том месте, где расположены радиальные опоры 4 и 5. С частью 3 корпуса 1 жестко связан передаточный элемент 10 грибовидной формы, а часть 2 корпуса 1 имеет плоскую торцевую стенку 11. Шляпка элемента 10 с внутренней стороны выполнена с острой кромкой 12, контактирующей со стенкой 11 части 2 корпуса. В части 2 корпуса 1 закреплен индуктивный измерительны2й преобразователь 13 перемещения с измерительным наконечником 14, контактирующим с внешней поверхностью шляпки элемента 10. Между частями 2 и 3 корпуса 1 находится цилиндрическая пружина 15, прижимающая шляпку элемент 10 к торцевой стенке 11.

Для обеспечения возможности измерения отклонения от прямолинейности оси длинных цилиндрических отверстий устройство снабжено складывающейся телескопической рукояткой 16. Рукоятка 16 состоит из нескольких трубчатых частей 17 и 18, надвигающихся друг на друга. Количество частей и их длина выбирается в зависимости от длины измеряемого отверстия 9. Подвижная внешняя трубчатая часть 17 закрепляется на неподвижной внутренней части 18 с помощью гайки 19 и втулки 20 с цангой 21. Для того, чтобы вес рукоятки 16 не влиял на результаты измерения, часть 2 корпуса 1 устройства соединена с рукояткой 16 с помощью сферического шарнира 22. Шарнир 22 выполнен с зазором S1, большим, чем зазор S2 между опорным пояском 23 рукоятки и измеряемым цилиндрическим отверстием 9. Таким образом, при измерении на измеряемое устройство не воздействует вес рукоятки 16.

Индуктивный преобразователь 13 соединен с электронным блоком (на чертеже не показан), имеющим аналоговое или цифровое отсчетное устройство. Отсчетное устройство электронного блока показывает отклонение от прямолинейности оси цилиндрического отверстия на длине, равной расстоянию L между опорами.

Измерение производится следующим образом.

Устройство с помощью телескопической рукоятки 16 вводится в цилиндрическое отверстие 9 и небольшим усилием проталкивается внутрь. Шарики 6 опор 4 и 5 выходят в отверстия частей 2 и 3 корпуса 1, отодвигая коническую втулку 7. Когда шарики обеих опор 4 и 5 корпуса 1 войдут в цилиндрическое отверстие 9 и прижмутся к его поверхности пружинами 8, части 2 и 3 корпуса 1 займут правильное положение точно по оси цилиндрического отверстия 9 в том месте, в котором они расположены/ Если измеряемое цилиндрическое отверстие 9 имеет отклонение от прямолинейности оси, шляпка элемента 10 оторвется одним крае от торцевой стенки 11 и переместит наконечник 14 индуктивного преобразователя 13/ Выходной сигнал индуктивного преобразователя 12 поступает в электронный блок (на чертеже не показан) и на шкале блока появляются показания, соответствующие отклонению от прямолинейности оси цилиндрического отверстия С помощью рукоятки 16 устройство постепенно продвигают вдоль оси цилиндрического отверстия 9 и поворачивают вокруг своей оси. При этом отмечают показания электронного блока в различных положениях устройства в цилиндрическом отверстии 9. Наибольшее из этих показаний является наибольшим отклонением от прямолинейности оси цилиндрического отверстия.

Использование: для измерения отклонения от прямолинейности оси отверстия длинных труб небольшого диаметра, например, оружейных стволов. Сущность изобретения* корпус устройства выполнен составным по длине из двух частей, каждая из которых устанавливается в измеряемом отверстии точно по его действительной оси с помощью самоустанавливающейся радиальной опоры. В одной из частей корпуса установлен индуктивный измерительный преобразователь перемещения, а на второй части закреплен элемент грибовидной формы для придания перемещения подвижной части упомянутого преобразователя. Шляпка передаточного элемента с внутренней стороны выполнена с острой кромкой, контактирующей с плоской торцевой стенкой первой части корпуса, и поджата к ней пружиной. Внешняя поверхность шляпки контактирует с подвижным элементом преобразователя. С помощью устройства по изобретению отклонения измеряется от идеальной (прямой) оси отверстия, благодаря чему повышается точность измерения. Устройство может быть снабжено телескопической рукояткой, шарнирно связанной с корпусом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для измерения отклонения от прямолинейности оси цилиндрического отверстия, содержащее корпус с разнесенными по длине радиальными опорами, служащими для установки корпуса в измеряемом отверстии, и установленные в корпусе индуктивный измерительный преобразователь перемещения и подпружиненный передаточный элемент для перемещения подвижного элемента измерительного преобразователя, отличающееся тем, что корпус выполнен составным по длине из двух частей, подпружиненных одна относительно другой, а опоры самоустанавливающимися, одна из частей корпуса, в которой установлен преобразователь перемещения, имеет плоскую торцевую стенку, а передаточный элемент закреплен на опоре второй части и имеет грибовидную форму, при этом его шляпка с внутренней стороны выполнена с острой кромкой, контактирующей с упомянутой торцевой стенкой, и поджата к ней с помощью пружины, а внешняя ее поверхность контактирует с подвижным элементом преобразователя перемещения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено телескопической рукояткой, шарнирно соединенной с корпусом. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что рукоятка имеет опорный поясок, устанавливаемый в измеряемом отверстии с зазором, меньшим зазора в шарнире, соединяющем рукоятку с корпусом.