Способ контроля шага резьбы ходовых винтов Советский патент 1988 года по МПК G01B21/00 

Ю

tPll&J

на 90° относительно первой интерференционной картины, преобразуют ее в электрические сигналы, суммируют эти сигналы, регистрируют моменты перекрытия резьбой винта оптического щупа, формируют командные импульсы

при достижении фазы результирующих сигналов +Cfj,/4, а шаг резьбы опре- :деляют по числу периодов сигнала, соответствующего первой интерференционной картине, в интервале между командными импульсами. 3 ил.

Изобретение относится к контг -- рольно-измерительной технике и точному приборостроению. Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля шага резьбы ходовых винтов за счет исключения погрешности контактирования механического щупа с по верхностью ходового винта и увеличения скорости измерения. Способ заключается в установке винта в центрах передней и задней бабок, повороте винта, перемещении вдоль оси винта каретки, связанной с интерферометром, формировании опорного и измерительного пучков с получением первой интерференционной картины, считывании интерференционных полос с получением фотоэлектрических сигналов, вьщелении из измерительного пучка дополнительного пучка, который является оптическим щупом. Сканируют им винт, получают вторую интерференционную картину, сдвинутую по фазе S

1

Изобретение относится к контрольо-измерительной технике и может ыть использовано в точном приборотроении.

)

Цель изобретения - повышение точ- ости и производительности контроля ага резьбы ходовых винтов за счет сключения погрешности контактироваия механического щупа и поверхности ю одового винта и увеличения скорости измерения.

На фиг. 1 представлена оптическая схема устройства, реализующего спо- на фиг. 2 - сечение А-А на If фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1.

Устройство, реализующее способ, содержит лазер 1, телескопическую систему 2, светоделительные элементы 3 и 4, отклоняющие зеркала 5-7,.обо- 20 рачивающие призмы 8 и 9, пентаприз- му 10, поворотную призму 11, каретку 12, линзы 13 и 14, двугранный отражатель 15, диафрагмы 16 и 17, фотоприемники 18 и 19 и вычислитель- 25 ный блок 20.

Способ осуществляется следующим образом.

Устанавливают горизонтально винт в центрах передней и задней бабок, 30 получают опорный и измерительный пучки интерферометра, выделяют фронтально дополнительный пучок из измерительного пучка и направляют его на винт параллельно винтовой линии. 35 Далее преобразуют его в сходящийся пучок на средней линии винта, а затем - вновь в параллельный и совмещают фронтально с измерительным пучком интерферометра первого измерительного 40 канала. Затем складьгоают оба пучка с опорным пучком интерферометра и получают две картины интерференционных полос..После этого перемещают каретку вдоль винта и получают два

фотоэлектрических сигнала, сдвинутых по фазе на cfo 90, суммируют их с получением двух результирующих сигналов с начальным сдвигом фазы относительно входных iipo/, регистрируют момент перекрытия резьбой винта сходящегося пучка с формированием командных импульсов при достижении фазы результирующих сигналов + . Величину шага резьбы определяют по числу импульсов фототока с первого интерферометра, вошедших в интервал между соседними командными импульсами. Для контроля шага резьбы по другой средней линии винта винт дискретно поворачивают вокруг оси и пов.торяют измерения. .

Параллельный пучок j 8 мм направляют на светоделительный элемент 3 и разделяют им на два пучка: опорный и измерительный. Измерительный пучок направляют вдоль винта параллельно направлению перемещения каретки и на каретке разделяют его по фронту зеркалом 5 на два пучка: первый, отраженный зеркалом 5, и второй, проходящий мимо зеркала 5 до пентаприз- .мы.10. Первый пучок после отражения на зеркалах 5 и 6 и призме 9 направляют на светоделительный элемент 4, а второй после отражения пентапризмой 10 и поворотной призмой 11 направляют перпендикулярно оси винта, формируют линзой 13 с f 100 мм в сходящийся пучок на средней линии винта, а затем такой же линзой 14 - вновь в параллельный.

Параллельный пучок с помощью двугранного отражателя 15 возвращают обратно на поворотную призму 11 и на зеркало 7. Зеркалом 7 совмещают фронтально с первым пучком и оба пучка направляют на светоделительный эле- мент 4, где в результате взаимодейст,3

ВИЯ с опорным пучком получают две картины интерференционных полос на диафрагмах 16 и 17. Затем сходящийся пучок наклоняют на угол ос 3,12° (фиг. 3), т.е. направляют по касательной к винтовой поверхности путем поворота оптических деталей 11, 13, 14 и 15, и вокруг оси, совмещенной с горизонтальным пучком, идущим от пентапризмы 10. Угол л (фиг. 3) для направления пучка вычисляется по формуле tgpc , где t - шаг резьбы

ТВ

1

жающей среды,

равен 5 мм, D - средний диаметр резь- 5 точнасть измерений параметров окру- бы равен.28 мм.

Наклон пучка осуществляется с помощью маховичка с угловыми делениями. Поворот оптических деталей 11, 13, 14 и 15 не нарушает юстировку интерферометра. После этого перемещают каретку с помощью двигателя и гибкого стального тросика. В процессе перемещения каретки получают два фотозлект20

Формула изобретения

Способ контроля шага резьбы ходовых винтов, заключающийся в том, что формируют световой поток, разделяют его на измерительный и опорный сверических сигнала с фотоприемников 18 25 товые пучки, формируют первую интер- и 19, сдвинутых по фазе на 90 , кото- ференционную картину в плоскости прирые затем суммируют с получением результирующего рыходного сигнала со .сдвигом фазы относительно входных на +45°.

Момент перекрытия пучка выступами резьбы и формирование командных импульсов осуществляется при достижени фазы между результирующими сигналами if5/4 (22,5°). Величину шага t резьбы вычисляют по числу N импульсов фототока с линейного интерферометра, вошедших в интервал между соседними командными импульсами, т.е. t N-U, где S - цена одного импульса. С помощью вычислительного блока 20 вычисляют моменты перекрытия пучка выступами резьбы и число импульсов в шаге Разрешающая способность оптического щупа по определению момента перекрытия пучка профилем резьбы равна периоду движущейся интерференционной полосы, величина смещения которой прямо пропорциональна смещению каретки 12, а точность не хуже Я/2. При наличии электрического дробления интерференционной полосы на 4 точ- ность повышается в 2-3 раза. Например, при f 0,6328 мкм разрешающая способность оптического щупа будет равна цене одного импульса, т.е. порядка - . «S 0,8 мкм, а это, в свою

А ц

368629

очередь, определяет и точность контроля величины шага резьбы.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность в 2- 3 раза за счет повышения разрешающей способности и чувствительности щупа, за счет исключения погрешностей первичного преобразователя поворотов,за 10 счет уменьшения влияния прогиба винта и вибрационных факторов, а также за счет увеличения производительности измерения, так как чем меньше время измерения, тем меньше влияние на

жающей среды,

точнасть изме

Формула изобретения

Способ контроля шага резьбы ходовых винтов, заключающийся в том, что формируют световой поток, разделяют его на измерительный и опорный све0

5

ема, преобразуют ее в электрический сигнал и измеряют шаг резьбы ходовых винтов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, формируют дополнительные измерительный и опорный световые пучки, осуществляют сдвиг фазы дополнительного измерительд

ного пучка на cfo 90 , направляют дополнительный измерительный пучок на ходовой винт параллельно винтовой линии, фокусируют его, осуществляют сканирование ходового винта вдоль его Q оси дополнительным измерительным пучком,формируют вторую интерференционную картину путем интерференции дополнительных измерительного и опорного пучков, преобразуют ее в электрический сигнал, осуществляют суммирование электрических сигналов,соответствующих первой и второй интерференционной картине, регистрируют изменение фазы результирующего сигнала при сканировании, формируют первый и втор.ой командные импульсы при значениях фазы результирующего сигнала соответственно равных ± ii /4, а шаг резьбы определяют по числу периодов электрического сигнала, соответствующего первой интерференционной картине, между первым и вторым командными импульсами.

5

0

5

П

Винт

Вид Б

Винт

0UZ. S