Компаратор для поверки плоскопараллельных концевых мер длины Российский патент 2022 года по МПК G01B7/02 

Изобретение относится области метрологии, в частности, к устройствам для метрологической поверки плоскопараллельных концевых мердлины, и может быть использовано не только для поверки концевых мер длины (КМД) номинальной длины от 0,5 до 100 мм, но и номинальной длины от 0,1 до 0.5 мм.

Известны компараторы для поверки плоскопараллельных концевых мер длины, например, компании TESA (https://galika.ru/wp-content/uploads/2013/07/L_2010.pdf - Каталог TESA, с. 9), содержащий измерительную стойку, массивную конструкцию с зубчатой направляющей и маховичок для перемещения, а также, встроенное крепление и устройство для точной установки верхнего щупа. Компаратор содержит также специальный измерительный стол, массивный измерительный стол с 6 цилиндровыми штифтами для поддержки и защиты концевых мер во время их использования, два датчика измерения длины - специальные индуктивные аксиальные щупы TESA GT 22 с пневматическим отводом измерительного стержня. Настройка с помощью сопротивлений, имеющихся на каждом щупе. Перемещение измерительного стержня ±150 мкм. Измерительное усилие ≈1 Н (верхний щуп А) или ≈0,63 Н (нижний щуп В).

Недостатком известного компаратора является отсутствие возможности поверки тонких КМД номиналом от 0,1 до 0,5 мм.

Известен также компаратор для поверки и калибровки концевых плоскопараллельных мер длины (Каталог фирмы Pribory-Si, https://pribory-si.ru/catalog/pribory-dlya-poverki-mer-dliny-kontsevyldVkomparator-emp состоящий из:гранитной плиты со специальным столом из закаленной стали. На поверхности стола расположены пять горизонтальных цилиндрических твердосплавных штифтов, которые формируют плоскость для расположения концевых мер; направляющей с устройством перемещения; двух измерительных щупов: индуктивного щупа и высокоточного инкрементального преобразователя линейных перемещений с диапазоном измерения 25 мм; вакуумного насоса, автоматически приводящего в действие индуктивный щуп; программного обеспечения PEKAL 32, управляющего процессом измерения и обрабатывающего результаты измерения. Прибор позволяет проводить измерения двумя методами: методом непосредственной оценки и дифференциальным методом. Два расположенных друг против друга измерительных щупа, включенные по схеме суммирующего измерения (+А+В), позволяют проводить измерения, при этом перемещение измерительного стержня и создание измерительного усилия осуществляются с помощью сервопривода щупа. Два температурных датчика позволяют в текущем режиме контролировать температуру эталонной и поверяемой мер длины концевых плоскопараллельных. Программное обеспечение позволяет: автоматически арретировать измерительные щупы; оценивать по размаху качество измерения в каждой поверяемой точке меры; подсказывать поверителю последовательность поверки; показывать на дисплее: номинальный размер меры, схему поверяемых точек, настройку на номинальный размер, температуру окружающей среды, все значения поверяемой меры; пересчитывать отклонения поверяемой меры с учетом поправок на эталонную; печатать протокол измерений; держать в памяти все действительные значения мер образцовых наборов до следующей аттестации контролировать температурный режим эталонной и поверяемой мер, автоматически рассчитывать поправочный коэффициент на погрешность температурного расширения и учитывать его в результатах измерений.

Недостатком известного компаратора также является отсутствие возможности поверки тонких КМД номиналом от 0,1 до 0,5 мм.

Наиболее близким из известных аналогов к заявляемому компаратору для поверки плоскопараллельных концевых мер длины является «Установка для поверки концевых мер длины УКМ-100» (Каталог ООО Инженерно-метрологический центр «МИКРО», http://imcmikro.ru/), содержащая измерительный стол с жестко закрепленным гранитным основанием, на котором вертикально установлена колонка, закрепленная с обратной стороны гранитного основания с помощью штока, нижнего кронштейна и гайки, верхний кронштейн закреплен на колонке с возможностью перемещения по ней над гранитным основанием, при этом каждый кронштейн снабжен механизмом подачи измерительного модуля, установленного в цилиндрическом корпусе с системой вакуумного арретирования и соответствующего верхнего или нижнего индуктивного датчика, при этом упомянутые индуктивные датчики соединены с соответствующими входами блока индикации, соединенного с выходом компьютера и с входом блока арретирования, а система вакуумного арретирования соответствующего верхнего и нижнего индуктивного датчика подключена через блок арретирования к вакуумному насосу.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей компаратора для поверки плоскопараллельных концевых мер длины за счет расширения диапазона номинальных значений длин измеряемых концевых мер длины.

Заявленный технический результат достигается в компараторе для поверки плоскопараллельных концевых мер длины за счет съемной кассеты, представляющей плоскую пластину, выполненную из оптического стекла, на поверхности которой со стороны верхнего индуктивного датчика имеются каналы соединенные через блок арретироания с вакуумным насосом, при этом поверхность кассеты со стороны нижнего индуктивного датчика выполнена полой.

В отличие от известных аналогов заявляемый компаратор, дополнительно содержащий съемную кассету, в которой обеспечено плотное прилегание тонких мер к кассете, за счет подвода вакуума через каналы, выполненные на ее поверхности со стороны верхнего преобразователя, позволяет проводить поверку тонких мер, номиналом менее 0,5 мм, помимо его исходных функций - поверки плоскопараллельных концевых мер длины, номиналом от 0,5 мм.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1 и фиг. 2), на которых показаны принципиальная схема универсального компаратора и конструкция съемной кассеты.

Компаратор (фиг. 1) содержит измерительный стол с жестко закрепленным гранитным основанием 1, на котором вертикально установлена колонка 2, закрепленная с обратной стороны гранитного основания 1, верхний 3 и нижний 4 кронштейны, при этом верхний 3 кронштейн закреплен на колонке 2 с возможностью перемещения по ней над гранитным основанием 1. Верхний 3 и нижний 4 кронштейны снабжены механизмом микроподачи 5 и 6 с маховиком соответственно верхнего 7 и нижнего 8 датчика, например М-026, разработанный также заявителем, включающего измерительный модуль, систему вакуумного арретирования, установленные в цилиндрическом корпусе, при этом упомянутые верхний 7 и нижний 8 датчики соединены с соответствующими входами блока индикации 9, соединенного с выходом компьютера 10 и с входом блока арретирования 11, а система вакуумного арретирования соответствующего верхнего 7 и нижнего 8 преобразователя подключена через блок арретирования 11 и ресивер 12 к вакуумному насосу 13. Компаратор также содержит съемную кассету 14 (фиг. 2) для базирования КМД, представляющюю плоскую пластину, выполненную из оптического стекла, на поверхности которой со стороны верхнего 7 датчика имеются каналы 15 для подачи вакуума, соединенные через блок арретирования 11 и ресивер 12 с вакуумным насосом 13, при этом поверхность кассеты со стороны нижнего 8 преобразователя выполнена полой. Блоки 9 и 11 разработаны заявителем для заявляемого универсального компаратора.

Компаратор работает следующим образом.

В заявляемом компараторе используется дифференциальный метод измерения мер с помощью верхнего и нижнего индуктивных датчиков с измерительным модулем и вакуумной системой арретированием, входящих в соответствующие датчики 7 и 8.

Специальное программное обеспечение компаратора разработано заявителем и установлено в компьютере.

Программное обеспечение универсального компаратора состоит из двух частей. Первая часть касается поверки КМД, а вторая часть - поверки самого компаратора.

Программное обеспечение позволяет:

- получать сведения о поверенных и о поверяемых наборах;

- проводить поверку выбранного набора;

- получать сведения о наборах в соответствии с ГОСТ 9038-90;

- вводить сведения о эталонных наборах;

- получать сведения о всех наборах поверенных на данном компараторе;

- осуществлять поверку самого компаратора.

Работа с программой осуществляется по следующему алгоритму.

1. Запуск программы. Открывается главное меню с окнами. На экране отобразятся показания верхнего 7 и нижнего 8 датчика, и их суммарные показания.

2. Ввод данных эталонного набора. Для этого вводятся данные эталонных наборов, используемых при поверке.

3. Поверка концевых мер. Из меню выбирается позиция - «Поверяемые наборы». Далее выбирается позиция - «Создать» и вводятся данные по стандартному или нестандартному набору, который будет поверяться. Затем в меню выбирается позиция - «Начать новую поверку». Выбирается набор, который будет поверяться из списка наборов и заполняются пустые окна: «Производитель», «Владелец», «Класс», «Разряд», «Поверитель», «Температура», «Влажность».

Затем выбирается эталонный набор из предложенных программой. Выбирается из главного меню позиция - «Поверка». На экране появляется выбранный набор.

Помещаются эталонная 17 и поверяемая 16 КМД в съемную кассету 14, которую устанавливают на измерительную позицию. Из списка в программе выбирается нужная мера.

С помощью механизмов перемещения входящих в конструкцию колонки 2, подводится верхний измерительный датчик 7 до касания с эталонной мерой 17. После чего верхний кронштейн надежно фиксируется.

Вращая механизм перемещения 5 тонкой настройки, настраивается верхний измерительный модуль на «0» с точностью ±0,5 мкм. После этого настраивается нижний измерительный модуль на «0» с точностью ±0,5 мкм, вращая маховик механизма перемещения 6 тонкой настройки нижнего датчика 8. В случае измерения КМД номиналом от 0.1 до 0,5 мм с помощью кассеты 14, настройка нижнего датчика 8 не производится, так как он не участвует в измерениях.

Окно настройки закрывается. Выполняется измерение согласно схеме обхода точек, согласно рекомендации МИ 2079-90.

Результаты сохраняются.

4. Обработка результатов измерения.

Поверка концевых мер длины включает в себя определение срединной длины, отклонения длины от номинальной, отклонения от плоскопараллельности концевых мер. Измерения и отсчеты выполняются в следующей последовательности:

на эталонной концевой мере в срединной точке - отсчет 0_нач (ноль начальный);

на поверяемой концевой мере в срединной точке - отсчет С1 и в четырех угловых точках измерительной поверхности меры - отсчеты a, b, d, е и снова в срединной точке - отсчет С2;

на эталонной концевой мере в срединной точке - повторный отсчет 0_кон (ноль конечный);

Расхождения между отсчетами 0_нач и 0_кон, С1 и С2 при поверке образцовых концевых мер 3-го разряда и рабочих класса точности 1 не должны превышать 0,05 мкм, при поверке эталонных концевых мер 4-го разряда и рабочих классов точности 2 и 3 - 0,1 мкм и рабочих концевых мер классов точности 4 и 5 - 0,4 мкм.

Если расхождения превышают указанные значения, измерения следует повторить.

Все полученные отсчеты обрабатываются и заносятся в протокол поверки, форма которого приведена в приложении.

По полученным отсчетам программа вычисляет отклонение от плоскопараллельности, от номинальной длины, от срединной длины и срединную длину концевой меры.

Из отсчетов 0_нач, 0_кон и С1, С2 вычисляются средние значения 0_ср, и С_ср.

Для определения отклонения от плоскопараллельности h вычисляется разность между наибольшими и наименьшими отсчетами из С_ср; a; b; d; е. Максимальная по абсолютному значению разность принимается за отклонение от плоскопараллельности концевой меры.

Для определения отклонения от номинальной длины ΔLn вычисляется Δl_max - максимальная разность между одним из отсчетов C_cp, a, b, d, е и отсчетом 0_ср и алгебраически суммируется с ΔL_обр.

ΔLn=ΔL_oбр+Δl_max

где ΔL_обр - отклонение срединной длины эталонной концевой меры, мкм.

Для определения отклонения срединной длины от номинального значения ΔL_пов и срединной длины L_пов поверяемой меры вычисляется разность срединных длин поверяемой и эталонной концевых мер Δl_c.

Δl_c=С_ср - 0_ср.

Тогда:

ΔL_пов=ΔL_обр+Δl_c, L_пов=L + ΔL_пов

где L_пов - номинальная длина поверяемой концевой меры, мм;

ΔL_пов - отклонение срединной длины поверяемой меры, мм.

По результатам поверки программой формируется протокол поверки.

Компаратор для поверки плоскопараллельных концевых мер длины относится к области метрологии, в частности к устройствам для метрологической поверки плоскопараллельных концевых мер длины, и может быть использован не только для поверки концевых мер длины (КМД) номинальной длины от 0,5 до 100 мм, но и номинальной длины от 0,1 до 0,5 мм. Для этого компаратор дополнительно снабжен съемной кассетой для базирования мер, представляющей плоскую пластину, выполненную из оптического стекла, на поверхности которой со стороны верхнего преобразователя имеются каналы, соединенные через блок арретирования и ресивер с вакуумным насосом, при этом поверхность кассеты со стороны нижнего преобразователя выполнена полой. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет расширения диапазона номинальных значений длин измеряемых концевых мер длины. 2 ил.

Компаратор для поверки плоскопараллельных концевых мер длины, содержащий измерительный стол с жестко закрепленным гранитным основанием, на котором вертикально установлена колонка, закрепленная с обратной стороны гранитного основания с помощью штока, нижнего кронштейна и гайки, верхний кронштейн закреплен на колонке с возможностью перемещения по ней над гранитным основанием, при этом верхний и нижний кронштейн снабжен механизмом подачи соответствующего датчика, включающего измерительный модуль и систему вакуумного арретирования, установленные в цилиндрическом корпусе, при этом упомянутые верхний и нижний датчики соединены с соответствующими входами блока индикации, соединенного с выходом компьютера и с входом блока арретирования, а верхняя и нижняя система вакуумного арретирования соответствующего преобразователя подключена через блок арретирования и ресивер к вакуумному насосу, отличающийся тем, что компаратор дополнительно снабжен съемной кассетой для базирования мер, представляющей плоскую пластину, выполненную из оптического стекла, на поверхности которой со стороны верхнего преобразователя имеются каналы, соединенные через блок арретирования и ресивер с вакуумным насосом, при этом поверхность кассеты со стороны нижнего преобразователя выполнена полой.