УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ Российский патент 2006 года по МПК G01B5/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения в широком диапазоне внутренних размеров деталей и узлов, где требуется высокая точность измерений.

Известен индикаторный нутромер, содержащий корпус, подвижный и неподвижный измерительные стержни, индикатор, Г-образный рычаг, закрепленный на корпусе, измерительный шток, связанный с подвижным измерительным стержнем и измерительным устройством в виде индикатора, и измерительные наконечники (И.М.Белкин "Средства линейно-угловых измерений", М.: Машиностроение, 1987. Рис.20. С.110).

Известный нутромер не обеспечивает измерений в автоматическом режиме, что снижает его функциональные возможности.

Наличие в известном нутромере Г-образного рычага на оси скольжения из-за наличия люфтов снижает точность измерений.

Измерительное устройство этого нутромера связано только с одним измерительным наконечником, что обеспечивает малый диапазон его работы.

Известно устройство для контроля линейных размеров, содержащее корпус, измерительные рычаги с наконечниками, замыкающую пружину и измеритель (RU №2011154 C1, G 01 B 5/08, 1994.04.15).

В этом устройстве измеритель расположен параллельно наконечникам и для отсчета перемещений требуется дополнительная преобразующая система, учитывающая отношение плеч измерительных рычагов в местах установки наконечников и преобразователя, что усложняет конструкцию устройства.

Известно устройство для измерения параметров деталей топливной аппаратуры, содержащее корпус, измерительные рычаги, наконечники, установленные на измерительных рычагах, упругие элементы, закрепленные на одной из сторон измерительных рычагов и связывающие их с корпусом, измерительный преобразователь (Б.М.Сорочкин и др. "Средства для линейных измерений". Л.: Машиностроение, 1978. Рис.59. С.162-166).

Известное устройство обладает сложной конструкцией и большими габаритами, что повышает чувствительность элементов конструкции к температурным изменениям окружающей среды, а это ограничивает его использование в малогабаритной аппаратуре. Кроме того, оно имеет малый диапазон измерений, что снижает его функциональные возможности.

Известен фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, направляющий стержень, растровое сопряжение, состоящее из измерительного и индикаторного растров с излучателями и фотоприемниками, платформу, закрепленную на измерительном штоке, с размещением на ней измерительного растра и держателя, с закрепленными на нем индикаторным растром, излучателем и фотоприемниками (RU №2231024 С1, G 01 B 11/02, G 01 B 5/02, 2004.06.20). Из элементов растрового сопряжения подвижным является измерительный растр, связанный с измерительным штоком.

Известное устройство не обеспечивает проведение измерений внутренних размеров деталей и узлов, что снижает его функциональные возможности.

Известно устройство для измерения наружных размеров деталей, содержащее корпус, упругий параллелограмм, закрепленный на корпусе, с подвижной платформой и упругими элементами, расположенными параллельно относительно друг друга и связывающими подвижную платформу с корпусом, измерительное устройство и измерительные наконечники (SU №1499096 A1, G 01 B 5/08, 1989.08.07).

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

Устройство прототипа не осуществляет измерений внутренних размеров деталей, а измерительное устройство в виде индикатора не обеспечивает измерений в автоматическом режиме, что снижает его функциональные возможности.

Параллелограмм в устройстве прототипа расположен между измерительными наконечниками и не обеспечивает минимального числа контактных элементов, что снижает точность измерений.

В устройстве прототипа перемещения платформы параллелограмма и индикатора определяют малый диапазон измерений (увеличение диапазона измерений связано с увеличением габаритов параллелограмма и устройства в целом).

Устройство прототипа, в случае жесткого крепления корпуса, не обеспечивает измерений перемещений при несимметричных перемещениях измерительных наконечников, связанных с перемещением узлов или обрабатываемых поверхностей деталей, что не позволяет осуществлять контроль за изменяющимися размерами, что особенно важно в автоматизированных обрабатывающих центрах и объективах с переменным фокусным расстоянием и различных перемещениях оптических компонентов.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющей расширить функциональные возможности устройства за счет увеличения диапазона измерений при сохранении габаритов устройства и обеспечения измерений при раздельных несимметричных перемещениях измерительных наконечников.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что устройство для измерения линейных размеров содержит корпус, упругий параллелограмм с подвижной платформой и упругими элементами, связывающими подвижную платформу с корпусом, измерительное устройство и измерительные наконечники.

Устройство снабжено дополнительным упругим параллелограммом с дополнительной подвижной платформой П-образной формы, имеющей выступы, расположенные с разных ее сторон, и дополнительными упругими элементами, закрепленными на выступах и расположенными параллельно упругим элементам с размещением одного из дополнительных упругих элементов между упругими элементами, и выполнено с размещением креплений упругих элементов и дополнительных упругих элементов к корпусу и креплений упругих элементов к подвижной платформе и дополнительных упругих элементов к дополнительной подвижной платформе в соответствующих общих плоскостях, подвижная платформа имеет окно, в котором размещен один из дополнительных упругих элементов, и окно, сопряженное с измерительным устройством, включающим измерительный растр, а также индикаторный растр, излучатель и фотоприемник, установленные на держателе, закрепленном на дополнительной подвижной платформе и имеющем возможность поворота параллельно упругим элементам, дополнительным упругим элементам и измерительному растру, при этом измерительный и индикаторный растры расположены в плоскости выступов дополнительной подвижной платформы и параллельны плоскости максимальной податливости упругого параллелограмма и дополнительного упругого параллелограмма.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Введение дополнительного параллелограмма увеличивает диапазон измерений примерно в два раза, что расширяет эксплуатационные и функциональные возможности устройства.

Размещение измерительного и индикаторного растров измерительного устройства на дополнительной подвижной платформе обеспечивает безлюфтовую работу устройства и позволяет проводить высокоточные измерения.

Расположение измерительного и индикаторного растров параллельно плоскости максимальной податливости упругого параллелограмма и дополнительного упругого параллелограмма обеспечивает равенство зазора между растрами во всем диапазоне перемещений подвижной платформы и дополнительной подвижной платформы, соответственно, упругого параллелограмма и дополнительного упругого параллелограмма для необходимого формирования счетных импульсов в устройстве.

Размещение дополнительного параллелограмма в одной плоскости с упругим параллелограммом так, что один из дополнительных упругих элементов дополнительного упругого параллелограмма размещен между упругими элементами упругого параллелограмма и в окне подвижной платформы - обеспечивает минимальные габариты и массу устройства, а также снижает его восприимчивость к внешним воздействиям (температурным и механическим), что особенно важно при использовании устройства в авиационной и космической технике.

Размещение измерительного и индикаторного растров на различных подвижных платформах разных упругих параллелограммов обеспечивает проведение измерений при раздельных несимметричных перемещениях измерительных наконечников (с жестко закрепленным корпусом) и позволяет измерять перемещения подвижных узлов приборов и внутренние размеры противоположно расположенных обрабатываемых поверхностей деталей в процессе их изготовления, что увеличивает функциональные возможности устройства.

Расположение измерительного и индикаторного растров в плоскости подвижной платформы и дополнительной подвижной платформы соответствующих параллелограммов сокращает габариты устройства.

Выполнение дополнительной подвижной платформы дополнительного упругого параллелограмма П-образной формы и размещение креплений упругих элементов и дополнительных упругих элементов к корпусу и к подвижной платформе и дополнительной подвижной платформе в соответствующих общих плоскостях обеспечивает равенство длин упругих элементов и дополнительных упругих элементов, что упрощает изготовление и сборку устройства.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

На фиг.1 - устройство для измерения линейных размеров в разрезе (схематично).

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для измерения линейных размеров содержит:

- корпус 1,

- промежуточные сухари 2.

- упругий параллелограмм 3,

- подвижную платформу (упругого параллелограмма 3) 4,

- упругие элементы (упругого параллелограмма 3) 5.

- дополнительный упругий параллелограмм 6,

- дополнительную подвижную платформу (дополнительного упругого параллелограмма 6) 7,

- выступы (на дополнительной подвижной платформе 7) 8,

- дополнительные упругие элементы (дополнительного упругого параллелограмма 6) 9,

- измерительные наконечники (на подвижной платформе 4 и дополнительной подвижной платформе 7) 10,

- пружину сжатия (для измерительных наконечников 10) 11,

- измерительное устройство в виде растрового сопряжения 12,

- измерительный растр (измерительного устройства 12) 13,

- индикаторный растр (измерительного устройства 12) 14,

- излучатель (измерительного устройства 12) 15,

- фотоприемник (измерительного устройства 12) 16.

- держатель (для индикаторного растра 14, излучателя 15 и фотоприемника 16) 17,

- окно (в подвижной платформе 4 для измерительного устройства 12) 18,

- окно (в подвижной платформе 4 для дополнительного упругого элемента 9) 19.

Устройство для измерения линейных размеров состоит из корпуса 1, упругого параллелограмма 3, дополнительного упругого параллелограмма 6 и измерительного устройства в виде растрового сопряжения 12. Упругий параллелограмм 3 и дополнительный упругий параллелограмм 6 расположены в одной плоскости.

Корпус 1 выполнен с промежуточными сухарями 2.

Упругий параллелограмм 3 выполнен с подвижной платформой 4 и упругими элементами 5. Упругие элементы 5 связывают корпус 1 с подвижной платформой 4. Упругие элементы 5 параллельны друг другу. В подвижной платформе 4 выполнены окна 18 и 19.

Дополнительный упругий параллелограмм 6 выполнен с дополнительной подвижной платформой 7 и дополнительными упругими элементами 9. Дополнительные упругие элементы 9 связывают корпус 1 с дополнительной подвижной платформой 7. Дополнительные упругие элементы 9 параллельны друг другу. Дополнительная подвижная платформа 7 выполнена с выступами 8, расположенными с разных ее сторон. Дополнительная подвижная платформа 7 имеет П-образную форму.

Упругие элементы 5 и дополнительные упругие элементы 9 параллельны друг другу и крепятся к корпусу 1 и сухарям 2 накладками и винтами. Один из дополнительных упругих элементов 9 размещен между упругими элементами 5. Крепления упругих элементов 5 и дополнительных упругих элементов 9 к корпусу 1 и крепления упругих элементов 5 к подвижной платформе 4 и дополнительных упругих элементов 9 к выступам 8 дополнительной подвижной платформы 7 расположены в общих соответствующих плоскостях.

На подвижной платформе 4 и на дополнительной подвижной платформе 7 упругих параллелограммов 3 и 6, соответственно, установлены измерительные наконечники 10. Измерительные наконечники 10 обращены в противоположные стороны и взаимодействуют с измеряемой деталью или определенными узлами. Для обеспечения постоянного контакта измерительных наконечников 10 с измеряемой поверхностью между подвижной платформой 4 и одним из выступов 8 дополнительной подвижной платформы 7 установлена пружина сжатия 11.

Устройство включает в себя измерительное устройство в виде растрового сопряжения 12, состоящего из измерительного 13 и индикаторного 14 растров, излучателя 15 и фотоприемника 16, например, четырехплощадочного фотоприемника. Измерительный 13 и индикаторный 14 растры, излучатель 15 и фотоприемник 16 расположены в плоскости подвижной платформы 4. Измерительный растр 13 закреплен на подвижной платформе 4. Индикаторный растр 14, излучатель 15 и фотоприемник 16 установлены на держателе 17. Держатель 17 закреплен на дополнительной подвижной платформе 7 и имеет возможность поворота параллельно упругим элементам 5 и дополнительным упругим элементам 9 и измерительному растру 13.

В окне 19 подвижной платформы 4 размещен один из дополнительных упругих элементов 9. Окно 18 подвижной платформы 4 сопряжено с измерительным устройством 12. Измерительный 13 и индикаторный 14 растры расположены в плоскости подвижной платформы 4 и дополнительной подвижной платформы 7. Измерительный 13 и индикаторный 14 растры расположены параллельно плоскости максимальной податливости упругого параллелограмма 3 и дополнительного упругого параллелограмма 6.

Измерение линейных размеров устройство осуществляет следующим образом.

Предварительно проводят настройку устройства, при этом образцовую деталь устанавливают на измерительные наконечники 10.

После этого на измерительные наконечники 10 устанавливают измеряемую деталь, что приводит к деформации упругих элементов 5 и дополнительных упругих элементов 9 и к перемещению подвижной платформы 4 и дополнительной подвижной платформы 7, при этом упругий параллелограмм 3 и дополнительный упругий параллелограмм 6 обеспечивают постоянный контакт измерительных наконечников 10 с измеряемой деталью.

Перемещение подвижной платформы 4 и дополнительной подвижной платформы 7 обеспечивает взаимное перемещение измерительного растра 13, относительно индикаторного растра 14, излучателя 15 и четырехплощадочного фотоприемника 16. В индикаторном растре 14 имеются четыре светопропускающих окна (не показаны), в которых растровые штрихи сдвинуты на 1/4 шага растра, что позволяет получать сигналы sinx; cosx; -sinx; -cosx, которые используются для формирования счетных импульсов, число которых характеризует результат перемещения подвижной платформы 4 и дополнительной подвижной платформы 7 в устройстве обработки (не показано).

В случае измерения изменяющихся несимметричных однонаправленных или разнонаправленных перемещений измерительных наконечников 10, связанных с различными узлами или деталями подвижной платформы 4 и дополнительной подвижной платформы 7, они будут перемещаться на разную величину, при этом также будет производиться формирование счетных импульсов, число которых будет характеризовать результат различного перемещения подвижной платформы 4 и дополнительной подвижной платформы 7, а значит действительный размер между измерительными наконечниками 10.

Предложенное устройство для измерения линейных размеров может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждает изготовление опытной партии на заводе "Измерон", и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Использование предложенного устройства позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет:

- увеличения диапазона измерений при сохранении массы и габаритов,

- обеспечения измерений при раздельных несимметричных перемещениях измерительных наконечников.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения в широком диапазоне внутренних размеров деталей и узлов, где требуется высокая точность измерений. Устройство для измерения линейных размеров содержит корпус, упругий параллелограмм с подвижной платформой и упругими элементами, связывающими подвижную платформу с корпусом, измерительное устройство и измерительные наконечники. Устройство снабжено дополнительным упругим параллелограммом с дополнительной подвижной платформой П-образной формы, имеющей выступы, расположенные с разных ее сторон, и дополнительными упругими элементами, закрепленными на выступах и расположенными параллельно упругим элементам с размещением одного из дополнительных упругих элементов между упругими элементами, и выполнено с размещением креплений упругих элементов и дополнительных упругих элементов к корпусу и креплений упругих элементов к подвижной платформе и дополнительных упругих элементов к дополнительной подвижной платформе в соответствующих общих плоскостях, подвижная платформа имеет окно, в котором размещен один из дополнительных упругих элементов, и окно, сопряженное с измерительным устройством, включающим измерительный растр, а также индикаторный растр, излучатель и фотоприемник, установленные на держателе, закрепленном на дополнительной подвижной платформе и имеющем возможность поворота параллельно упругим элементам, дополнительным упругим элементам и измерительному растру, при этом измерительный и индикаторный растры расположены в плоскости выступов дополнительной подвижной платформы и параллельны плоскости максимальной податливости упругого параллелограмма и дополнительного упругого параллелограмма. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения диапазона измерений при сохранении массы и габаритов и обеспечения измерений при раздельных несимметричных перемещениях измерительных наконечников. 2 ил.

Устройство для измерения линейных размеров, содержащее корпус, упругий параллелограмм с подвижной платформой и упругими элементами, связывающими подвижную платформу с корпусом, измерительное устройство и измерительные наконечники, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительным упругим параллелограммом с дополнительной подвижной платформой П-образной формы, имеющей выступы, расположенные с разных ее сторон, и дополнительными упругими элементами, закрепленными на выступах и расположенными параллельно упругим элементам с размещением одного из дополнительных упругих элементов между упругими элементами, и выполнено с размещением креплений упругих элементов и дополнительных упругих элементов к корпусу и креплений упругих элементов к подвижной платформе и дополнительных упругих элементов к дополнительной подвижной платформе в соответствующих общих плоскостях, подвижная платформа имеет окно, в котором размещен один из дополнительных упругих элементов, и окно, сопряженное с измерительным устройством, включающим измерительный растр, а также индикаторный растр, излучатель и фотоприемник, установленные на держателе, закрепленном на дополнительной подвижной платформе и имеющим возможность поворота параллельно упругим элементам, дополнительным упругим элементам и измерительному растру, при этом измерительный и индикаторный растры расположены в плоскости выступов дополнительной подвижной платформы и параллельны плоскости максимальной податливости упругого параллелограмма и дополнительного упругого параллелограмма.