УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРОВ Российский патент 2001 года по МПК G01B5/12 G01B5/08 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а точнее к индикаторным механическим устройствам для измерения линейных размеров.

Известно устройство для измерения диаметров отверстий (авт. свид. СССР N 426128, кл. G 01 B 5/12, заявл. 31.01.72, опубл. 30.04.74). Оно содержит корпус с неподвижным измерительным наконечником и осью, на которой установлен рычаг с подвижным измерительным наконечником на одном конце и пятой - на другом конце, контактирующей с измерительным стержнем индикатора. Измерительный стержень индикатора установлен с возможностью перемещения в его гильзах, одна из которых закреплена в корпусе устройства.

Недостатком известного устройства является узкий диапазон размеров измеряемых диаметров канавок. Он ограничен малой длиной паза измерительного наконечника, закрепляемого на корпусе. Увеличение длины паза на измерительном наконечнике приводит к снижению его жесткости и, следовательно, потере точности. Кроме того, увеличение длины паза требует увеличения собственно измерительного наконечника, а это, несколько увеличивая верхний предел диапазона измеряемых диаметров, ведет к уменьшению нижнего предела диапазона измеряемых диаметров.

Из-за малого угла поворота рычага ограничена глубина измеряемых канавок, а также становится невозможным использование устройства для измерения диаметров резьб.

Конструкция устройства предназначена для измерения только диаметров внутренних канавок и отверстий. Для наружных измерений оно непригодно.

Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является устройство для измерения диаметров (авт. свид. СССР N 1384917, кл. G 01 B 3/18, заявл. 21.10.86, опубл. 30.03.88).

Это устройство содержит корпус, индикатор с установленным в его гильзах с возможностью перемещения измерительным стержнем и соосно расположенные измерительные наконечники, предназначенные для взаимодействия с измеряемой поверхностью. В корпусе соосно измерительному стержню индикатора установлен подпружиненный в осевом направлении шток, один конец которого выполнен в виде конуса и взаимодействует с измерительными наконечниками, а другой конец - с буртиком. Измерительные наконечники подпружинены в радиальном направлении и размещены во втулках, жестко закрепленных в корпусе перпендикулярно штоку. Буртик штока взаимодействует с торцем подпружиненной державки индикатора, установленной на измерительном стержне.

Недостаток известной конструкции устройства заключается в том, что оно предназначено для измерения только внутренних поверхностей, так как предусмотренный для радиального перемещения измерительных наконечников наружный конус на штоке перемещает их только от центра к периферии. Обратное движение от периферии к центру, необходимое для измерения диаметров наружных канавок, невозможно. При этом радиальное перемещение измерительных наконечников очень мало вследствие небольшой длины конуса на штоке, обусловленной наличием буртика и упора на штоке, что является причиной узкого диапазона измеряемых диаметров и глубин. Практически устройство пригодно для измерения отклонений одного, конкретного размера диаметра.

Задача настоящего изобретения состоит в создании универсального устройства, имеющего широкие технологические возможности за счет расширения диапазона размеров измеряемых диаметров, в том числа канавок, выступов, выточек, расширения диапазона глубин канавок, профилей, резьбы, пригодного как для внутренних, так и наружных измерений.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения диаметров, содержащее корпус, индикатор с измерительным стержнем, смонтированным с возможностью перемещения в гильзах индикатора, и соосно установленные измерительные наконечники, предназначенные для взаимодействия с измеряемой поверхностью, согласно изобретению снабжено закрепленной на корпусе направляющей в форме "ласточкина хвоста", сменным хомутиком, несущим один из измерительных наконечников и охватывающим направляющую посредством паза "ласточкин хвост" с возможностью перемещения по ней и фиксации, охватывающей корпус с индикатором пластинчатой рамкой с вертикально расположенными сторонами и сменным кронштейном, смонтированным на одной из торцевых сторон рамки, в котором расположен второй измерительный наконечник, гильзы индикатора неподвижно закреплены в корпусе, а измерительный стержень индикатора своими концами связан с торцевыми сторонами рамки, причем ось измерительного стержня индикатора и оси измерительных наконечников параллельны между собой и находятся в продольной плоскости симметрии рамки, рамка подвижна относительно корпуса в продольном направлении посредством предусмотренных штырей, прикрепленных к корпусу и имеющих концы эллиптической формы, взаимодействующие с продольными пазами, выполненными на боковых сторонах рамки симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей через ось измерительного стержня индикатора, кроме того, рамка подпружинена в продольном направлении относительно корпуса в ту или другую сторону с помощью введенных в устройство двух шпилек с пружинами, симметрично расположенных относительно оси измерительного стержня индикатора в одной с ним горизонтальной плоскости, под которые в торцевых сторонах рамки выполнены отверстия, а в торцевых стенках корпуса - резьбовые гнезда для их установки с одной или другой стороны корпуса при измерении соответственно внутренних или наружных поверхностей.

Такое конструктивное выполнение обеспечивает возможность широчайшего наладочного перемещения одного из измерительных наконечников, а также возможность использования для осуществления относительного перемещения измерительных наконечников в процессе измерения всей длины хода измерительного стержня индикатора, причем возможно перемещение измерительных наконечников как в одном, так и в другом осевом направлении.

Благодаря этому устройство имеет широкие технологические возможности: увеличивается число видов измеряемых поверхностей (наружных, внутренних, резьбовых), значительно расширяется диапазон размеров измеряемых диаметров (50-500 мм), а также диапазон глубин канавок, профилей резьбы (до 25 мм) - при длине измерительного стержня индикатора 50 мм.

Кроме того, устройство оснащено сменным кронштейном и хомутиком, выполненными с измерительными губками, что позволяет довести минимальный предел измерений до 15 мм, а также обеспечить возможность измерения диаметров выступов, выточек на деталях типа дисков, колец и, таким образом, повысить степень универсальности устройства.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 - изображено предлагаемое устройство в позиции измерения диаметров внутренних канавок, продольный разрез;
на фиг. 2 - то же, вид сверху с частичным разрезом;
на фиг. 3 - разрез на фиг. 1;
на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2;
на фиг. 5 - устройство в позиции измерения диаметров наружных канавок;
на фиг. 6 - то же, что и на фиг. 5, вид сверху;
на фиг. 7 - вид по стрелке В на фиг. 5;
на фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. 6;
на фиг. 9 - устройство в позиции измерения среднего диаметра наружной резьбы;
на фиг. 10 - устройство в позиции измерения среднего диаметра внутренней резьбы;
на фиг. 11 - устройство в позиции измерения диаметров выступов;
на фиг. 12 - устройство в позиции измерения диаметров выточек.

Устройство для измерения диаметров содержит корпус 1, направляющую 2, базирующуюся на нем посредством шпоночных выступов 3 на корпусе 1 и окон 4 на направляющей 2 и закрепленную винтами 5. Направляющая 2 имеет в поперечном сечении форму "ласточкина хвоста". Хомутик 6 охватывает направляющую 2 посредством выполненного в нем паза "ласточкин хвост" с возможностью перемещения по ней и фиксации винтом 7. В хомутике 6 по оси симметрии выполнена прорезь 8, заканчивающаяся отверстием 9, придающая боковым сторонам пружинящие свойства для обеспечения свободного перемещения вдоль направляющей 2 при разжиме винта 7 и жесткого закрепления на ней при зажиме винтом 7. В хомутике 6 расположен измерительный наконечник 10. В корпусе 1 на верхней плоскости выполнена цилиндрическая выточка 11 под индикатор 12, гильзы 13 которого неподвижно закреплены в полуцилиндрических канавках 14 корпуса 1 с помощью крышек 15, имеющих полуцилиндрические канавки 16, и винтов 17. Пластинчатая рамка 18 с вертикально расположенными сторонами выполнена сварной из листовой стали. На торцевых сторонах рамки 18 жестко установлены вставки 19 и 20. Кронштейн 21 смонтирован на вставке 20 с возможностью регулирования его положения в вертикальном направлении посредством выполненного в нем продольного окна 22 и закрепляется на вставке 20 с помощью прихвата 23 и винтов 24. Благодаря этому имеется возможность для настройки вертикального положения измерительного наконечника 25, расположенного в кронштейне 21, соосно измерительному наконечнику 10, расположенному в хомутике 6, при сборке устройства или при возможности появления отклонений в процессе эксплуатации. Во вставках 19 и 20 своими концами установлен измерительный стержень 26 индикатора 12, смонтированный с возможностью перемещения в гильзах 13 индикатора 12. Во вставке 20 для этого предусмотрено глухое гнездо. В другой конец измерительного стержня 26 ввернут винт 27 с накатной головкой. Он соединен со вставкой 19 через бронзовый прижим 28 с трапецеидальной кольцевой канавкой, зажимаемый посредством винта 29 с коническим концом в гайке 30, ввернутой во вставку 19. Ось измерительного стержня 26 индикатора 12 и оси измерительных наконечников 10 и 25 параллельны между собой и находятся в продольной плоскости симметрии рамки 18. Пластинчатая рамка 18 подвижна относительно корпуса 1 в продольном направлении посредством штырей 31 с концами эллиптической формы 32, взаимодействующими с продольными пазами 33, выполненными на боковых сторонах рамки 18 симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей через ось измерительного стержня 26 индикатора 12. Штыри 31 соединены с корпусом 1 посредством резьбы и фиксируются с помощью контргаек 34. На торце каждого из штырей 31 выполнен шлицевой паз 35 под отвертку для удобства поворота штырей 31 вокруг своих осей при ориентировании на соосность в горизонтальной плоскости измерительного наконечника 25, жестко связанного через кронштейн 21 с рамкой 18, относительно измерительного наконечника 10, расположенного на хомутике 6. Рамка 18 подпружинена в продольном направлении с помощью двух пружин сжатия 36, которые установлены на шпильках 37, симметрично расположенных относительно оси измерительного стержня 26 индикатора 12, в одной с ним горизонтальной плоскости. Шпильки 37 с пружинами 36 ввертываются одним концом в резьбовые гнезда 38 корпуса 1, а другим концом входят в отверстия 39, выполненные в рамке 18. При этом резьбовые отверстия 38 предусмотрены с двух сторон корпуса 1 в обеих торцевых стенках корпуса 1, а отверстия 39 также выполнены в обеих торцевых сторонах рамки 18 и, соответственно, шпильки 37 с пружинами 36 устанавливаются с той или другой торцевой стороны корпуса 1 для обеспечения возможности подпружинивания рамки 18 в одну сторону при измерении внутренних поверхностей или в противоположную сторону при измерении наружных поверхностей. Измерительные наконечники 10 и 25 выполнены сменными. Их форма и размеры могут быть различными в зависимости от назначения: для контроля гладких диаметров - с полусферическим торцем, для контроля средних диаметров резьб - со сферическим торцем. Длина измерительных наконечников для измерения диаметров канавок зависит от их глубины, длина измерительных наконечников для измерения резьбы различается в зависимости от типоразмера резьб.

Для удобства использования в конкретных условиях направляющая 2 также может быть выполнена сменной в зависимости от предельных размеров измерения, используемых на данном участке, в цехе и т.д. Три типоразмера направляющей (длиной 300 мм, 400 мм, 500 мм) охватывают практически весь используемый диапазон измерений.

Для охвата более широкого диапазона глубин канавок, профилей резьб предпочтительно использовать индикатор с максимальным ходом измерительного стержня. Максимальный ход измерительного стержня имеющихся индикаторов 50 мм. При этом максимально возможная для измерения глубина канавок равна 25 мм.

Для обеспечения расширения диапазона измерений в сторону нижнего предела до 15 мм, а также возможности измерений диаметров выступов, выточек, выполненных на торцевых поверхностях деталей типа диск, кольцо предусмотрены сменные кронштейн 40 и хомутик 41, имеющие измерительные губки 42, 43.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно устанавливают на хомутике 6 и кронштейне 21 необходимые измерительные наконечники 10 и 25. Для наружных и внутренних измерений средних диаметров резьб любого профиля используют измерительные наконечники со сферическим торцем, для измерения диаметров канавок используют наконечники с полусферическим торцем. При измерении внутренних поверхностей измерительные наконечники 10 и 25 устанавливают с внешних сторон хомутика 6 и кронштейна 21. При измерении наружных поверхностей измерительные наконечники 10 и 25 устанавливают соответственно с внутренней стороны хомутика 6 и кронштейна 21.

Устанавливают необходимый типоразмер направляющей 2. Регулировка соосности измерительных наконечников 10 и 25 в вертикальном направлении осуществляется при сборке устройства и при необходимости в процессе эксплуатации путем перемещения кронштейна 21 с измерительным наконечником 25 посредством продольного окна 22 и последующего закрепления кронштейна 21 на вставке 20 прихватом 23 и винтами 24.

Регулировка соосности измерительных наконечников 10 и 25 в горизонтальном направлении также осуществляется при сборке устройства и при необходимости в процессе эксплуатации путем поворота в продольных пазах 33 рамки 18 эллиптической формы концов 32 резьбовых штырей 31 при помощи отвертки.

Устанавливают шпильки 37 с пружинами 36 с необходимой стороны корпуса 1 при измерении соответственно внутренних или наружных поверхностей.

Затем в зависимости от степени точности предстоящего измерения, настраивают устройство на предельный измеряемый размер по микрометру, мерной скобе или набору концевых мер длины и фиксируют показания стрелок циферблата и указателя числа оборотов индикатора в этом положении.

Далее, например, при измерении диаметров канавок в отверстиях (фиг. 1), придерживая устройство одной рукой за направляющую 2, другой рукой перемещают рамку 18 по направлению к корпусу 1 посредством взаимодействия пазов 33 и штырей 31, сближая измерительные наконечники 10 и 25 друг к другу до размера, позволяющего ввести измерительные наконечники 10 и 25 в измеряемую канавку. После этого плавно ослабляют усилие руки, сдерживающее усилие пружин 36 рамки 18, в результате чего пружины 36 досылают измерительные наконечники 10 и 25 до касания с измеряемой поверхностью. По показаниям стрелок индикатора 12 определяют величину отклонения измеряемого размера от заданного. Снова сближают измерительные наконечники 10 и 25 и выводят их из зоны измерения.

При измерении диаметров наружных канавок (фиг. 5) перемещают рамку 18 в направлении от корпуса 1 для раздвижения измерительных наконечников 10 и 25. После этого ослабляют усилие руки и измерительные наконечники 10 и 25 под действием пружин 36 перемещаются до касания с измеряемой поверхностью. По показаниям стрелок индикатора 12 определяют величину отклонения измеряемого размера. Снова раздвигая измерительные наконечники, выводят их из зоны измерения.

При измерении диаметров выступов (фиг. 11), выточек (фиг. 12) вместо кронштейнов 21 и хомутика 6 с измерительными наконечниками 10 и 25 устанавливают кронштейн 40 и хомутик 41 с измерительными губками 42 и 43. Методика измерения такая же, как и при измерении диаметров канавок.

Предложенное устройство для измерения диаметров по сравнению с известными обладает высокой степенью универсальности благодаря широким технологическим возможностям: пригодно для наружных и внутренних измерений, для измерения линейных размеров в труднодоступных местах (канавках, выточках, выступах, резьбах) в большом диапазоне диаметров (15-500 мм) и глубин (до 25 мм).

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Устройство содержит корпус с закрепленной на нем направляющей, имеющей форму "ласточкина хвоста", сменный хомутик, охватывающий направляющую посредством паза "ласточкин хвост" с возможностью перемещения по ней и фиксации, индикатор 12 с измерительным стержнем 26, пластинчатую рамку с вертикально расположенными сторонами и сменный кронштейн 21, смонтированный на торцевой стороне рамки. Гильзы 13 индикатора 12 неподвижно закреплены в корпусе. Измерительный стержень 26 индикатора 12 своими концами связан с торцевыми сторонами рамки. Один из измерительных наконечников 10 расположен в хомутике, а другой 25 - в кронштейне 21. Ось измерительного стержня 26 индикатора 12 и оси измерительных наконечников 10 и 25 параллельны между собой и находятся в продольной плоскости симметрии рамки. Рамка установлена подвижно относительно корпуса в направлении своей продольной оси посредством прикрепленных к корпусу штырей и взаимодействующих с ними продольных пазов. Рамка подпружинена в продольном направлении относительно корпуса в ту или другую сторону с помощью двух шпилек с пружинами, симметрично расположенных относительно оси измерительного стержня 26 индикатора 12 в одной с ним горизонтальной плоскости. Под шпильки в торцевых сторонах рамки выполнены отверстия, а в торцевых стенках корпуса - резьбовые гнезда для их установки с одной или другой стороны корпуса при измерении соответственно внутренних или наружных поверхностей. Устройство оснащено сменными кронштейном и хомутиком, имеющими измерительные губки. Технический результат - расширение диапазона размеров измеряемых диаметров, расширение технологических возможностей. 1 з.п.ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для измерения диаметров, содержащее корпус, индикатор с измерительным стержнем, смонтированным с возможностью перемещения в гильзах индикатора, и соосно установленные измерительные наконечники, предназначенные для взаимодействия с измеряемой поверхностью, отличающееся тем, что оно снабжено закрепленной на корпусе направляющей в форме "ласточкина хвоста", сменным хомутиком, несущим один из измерительных наконечников и охватывающим направляющую посредством паза "ласточкин хвост" с возможностью перемещения по ней и фиксации, охватывающей корпус с индикатором пластинчатой рамкой с вертикально расположенными сторонами и сменным кронштейном, смонтированным на одной из торцевых сторон рамки, в котором расположен второй измерительный наконечник, гильзы индикатора неподвижно закреплены в корпусе, а измерительный стержень индикатора своими концами связан с торцевыми сторонами рамки, причем ось измерительного стержня индикатора и оси измерительных наконечников параллельны между собой и находятся в продольной плоскости симметрии рамки, рамка подвижна относительно корпуса в продольном направлении посредством предусмотренных штырей, прикрепленных к корпусу и имеющих концы эллиптической формы, взаимодействующие с продольными пазами, выполненными на боковых сторонах рамки симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей через ось измерительного стержня индикатора, кроме того, рамка подпружинена в продольном направлении относительно корпуса в ту или другую сторону с помощью введенных в устройство двух шпилек с пружинами, симметрично расположенных относительно оси измерительного стержня индикатора в одной с ним горизонтальной плоскости, под которые в торцевых сторонах рамки выполнены отверстия, а в торцевых стенках корпуса - резьбовые гнезда для их установки с одной или другой стороны корпуса при измерении соответственно внутренних и наружных поверхностей. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено сменными кронштейнами и хомутиком, каждый из которых имеет измерительную губку.