Устройство контроля прямолинейности образующей цилиндрической детали Советский патент 1992 года по МПК G01B5/24 B21D3/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля прямолинейности образующей цилиндрических деталей, в частности вала погружного электродвигателя.

. Известно устройство для измерения отклонения от прямолинейности, содержащее корпус и расположенные на его торцах базовые опоры, на корпусе между опорами расположены отсчетные узлы с измерительными наконечниками, выполненными в виде соосно установленных подшипников качения, а центр тяжести устройства pacnoj ложен в плоскости, равноудаленной от базовых спор.

Недостатком данного устройства является то. что измерительные наконечники жестко установлены равномерно по длине корпуса и контролируют отклонение от прямолинейности в фиксированных точках, что не позволяет контролировать текущие значения отклонения от прямолинейности по всей длине объекта контроля.

Кроме того, конструкция корпуса не исключает его прогиб, так как измерительные наконечники, контактируя с объектом контроля, деформируют его с усилием, равйым измерительному от каждого измерительного наконечника, что влияет на точность измерения и не позволяет измерять отклонения от прямолинейности с учетом изменения текущего значения диаметра в каждой контролируемой точке.

2

ю сь

Ч) xj

Наиболее близким по технической сущ- ности является механизм для измерения гТрогиба цилиндрических деталей встроенный в устройстве для ориентации деталей в правильном процессе содержащий корпус установленный на опорную поверхность из мерительной платформы, три датчика с измерительными щупами, три измерительные линейки, центры которых связаны со щупами, и блок обработки сигналов, снимаемых с датчиков, причем оси первого и второго щупов расположены параллельно, а ось третьего щупа - перпендикулярно опорной поверхности измерительной платформы

Недостатком данного устройство является то, что возТЩж ньТе угловые смещения измерительных линеек при вариациях положения контролируемой детали приводят к существенному увеличению погрешностей измерения. Кроме того в данном устройстве оси измерительных линеек не расположены в одной плоскости, что также приводит к дополнительным погрешностям измерений из-за неточного определения текущего значения диаметра контролируемой детали. Известное устройство обладает также ограниченными функциональными возможностями вследствие невозможности точной привязки контролируемого отклонения прямолинейности образующей цилиндрической детали к линейной координате, связанной с ее длиной

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей

Поставленная цель достигается тем, что устройство контроля прямолинейности образующей цилиндрической детали, содержащее корпус, установленный на опорную поверхность измерительной платформы, три датчика с измерительными щупами, три измерительные линейки- и блок обработки сигналов, снимаемых с датчиков, причем оси первого и второго щупов расположены параллельно, а ось третьего щупа - перпендикулярно опорной поверхности измерительной платформы, снабжено дополнительными четвертым , пятым и шестым датчиками с измерительными щупами, механизмом перемещения корпуса вдоль контролируемой детали датчиком пройденного пути корпуса и двумя направляющими линейками установленными на опорной поверхности измерительной платформы и предназначенными для фиксации направления перемещения корпуса причем ось измерительного щупа четвертого датчика параллельна оси щупа первого датчика, ось щупа пятого датчика параллельна оси uiyna второго датчика а ось.щупа шестого датчика параллельна оси щупа третьего датчика, щупы первого и четвертого датчиков жестко связаны с концами первой измерительной линейки, щупы второго и пятого датчиков

жестко связаны с концами второй измерительной линейки, щупы третьего и шестого датчиков жестко связаны с концами третьей измерительной линейки, а оси измерительных линеек расположены в одной плоско0 сти, перпендикулярной направляющим линейкам.

Установка в устройство дополнительных датчиков (четвертого пятого, шестого) с измерительными щупами и их жесткая связь

5 с измерительными линейками полностью исключает перекос линеек в процессе их калибровки а параллельность осей четвертого и первого, пятого и второго шестого и третьего щупов исключает заклинивание

0 щупов в процессе их перемещения а их жесткая связь с измерительными линейками устраняет также зазоры между ними Расположение осей измерительных линеек в одной плоскости, перпендикулярной на5 правляющим линейкам, обеспечивает высокую точность измерения При этом точность измерений повышается благодаря уменьшению погрешностей связанных с угловым смещением измеритольных линеек Рас0 ширяются также функциональные возможности устройства в силу того, что использование механизма перемещения корпуса вдопь контролируемой детали с датчиком пройденного пуги позволяет увязать

5 контролируемое отклонение образующей цилиндрической детали с линейной координатой, связанной с длиной контролируемой детали.

Нафиг.1 показано устройство со схемой

0 подключения блока обработки сигналов, общий вид на фиг 2 - то же вид сверху, на фиг 3 - вид А на фиг 1

Устройство содержит П-образный корпус 1, установленный на опорную поверх5 ность измерительной платформы 2 шесть датчиков 3 - 8 с измерительными щупами 9 - 14, три измерительные линейки 15 - 17, контролируемую деталь 18 две направляющие линейки 19 и 20, механизм 21 переме0 щения корпуса 1 вдоль контролируемой детали 18, датчик 22 пройденного пути движения корпуса 1 и блок 23 обработки сигналов Первый измеритепьный щуп 9 с одной стороны соединен с первым датчиком 3, а с

5 другой стороны - с концом первой измерительной линейки 15 Четвертый измерительный щуп 12 расположен так что его ось параллельна оси первого щупа 9 и в то же время он с одной стороны соединен с четвертым датчиком бас другой стороны - с

вторым концом первой измерительной линейки 15 Второй измерительный щуп 10с одной стороны соединен с вторым датчиком 4, а с другой стороны с концом второй измерительной линейки 16 Пятый измери- тельный щуп 13 расположен, так что его ось параллельна оси второго щупа 10 и в то же время он с одной стороны соединен с пятым датчиком 7, а с другой стороны - с вторым концом второй измерительной линейки 16 Третий измерительный щуп 11 с одной стороны соединен с третьим датчиком 5, а с другой стороны - с концом третьей измерительной линейки 17 Шестой измерительный щуп 14 расположен так что его ось параллельна оси третьего щупа 11, и в то же время он с одной стороны соединен с шестым датчиком Вас другой стороны - с вторым концом третьей измерительной линейки 17. В стенках корпуса 1 выполнены прецизионные сквозные отверстия (не показаны), в которых расположены измерительные щупы 9-14 так, что их оси и оси измерительных линеек 15 - 17 находятся в одной плоскости, перпендикулярной на- прайляющим линейкам

Датчики 3-8 могут быть выполнены, например, в виде упругих титановых балок, на консольные части которых наклеены с двух сторон тензорезисторы включенные электрически по схеме полумоста (рези- стивного делителя напряжения) Один конец такой балки соединяется жестко с корпусом 1 устройства, а другой консольный соприкасается с соответствующим измерительным щупом При подаче питающего напряжения на полумост, образованный тензорезисторами, на выходе существует электрический сигнал в виде напряжения, пропорционального линейному перемещению измерительного щупа, соприкасающегося с консольной частью данного датчика. В качестве датчиков в данном устройстве могут быть применены также оп- тикоэлектронные, электромагнитные, емко- стные и другие датчики, преобразующие линейные перемещения измерительных щупов в изменения параметров электрического сигнала.

В качестве механизма 21 перемещения корпуса вдоль контролируемой детали могут быть применены жестко прикрепленные к корпусу 1 электродвигатели, на валы которых посажены колеса, соединяемые с помощью зубчатой или фрикционной передачи с направляющими линейками 19 и 20. Возможна также реализация механизма 21 в другом конструктивном исполнении, например в виде тросовой тяги и т.п

Датчик 22 пройденного пути может быть выполнен в виде счетчика оборотов колес насаженных на электродвигатели при реализации механизма 21 прямолинейного движения по первому варианту. Возможна также реализаций датчика пройденного пути в виде оптико-электронного дальномер- ного устройства, жестко соединенного с корпусом. В последнем случае на одном и концов направляющей линейки 19 (или 20) устанавливается оптический отражатель.

Перед проведением измерений отклонения от прямолинейности образующей ци линд рической детали, например вала погружного электродвигателя, устройство калибруется по специальной методике с помощью образцовых кольцевых мер Размер (диаметр) первой меры соответствует номинальному диаметру контролируемого вала 18, а второй меры - сумме размеров номинального диаметра и допустимой величины отклонения от прямолинейности контролируемого вала При калибровке датчиков наборы кольцевых мер поочередно вводятся между рабочими поверхностями измерительных линеек 15 - 17 и опорной поверхностью измерительной платформы 2 и фиксируют в блоке 23 обработки сигналов уровни (параметры) электрических сигналов электрических сигналов, поступающих с датчиков 3-8 Это позволяет обеспечивать метрологически работу устройства в заданном диапазоне измерений.

Устройство контроля прямолинейности образующей цилиндрической детали работает следующим образом.

В начальном положении корпус 1 устройства устанавливают на измерительной платформе 2 так, чтобы на выходах датчиков 3-8 появились электрические сигналы, свидетельствующие о том, ч го измерительные щупы 9-14 заняли положения, при которых измерительные линейки 15 - 17 своими .рабочими поверхностями коснулись контролируемого вала 18, предварительно уложенного между направляющими линейками 19 и 20 и зафиксированного фиксаторами на его торцовых поверхностях В этом случае на выходах датчиков 3-8 появляются электрические сигналы с соответствующими параметрами (уровнями кг-орые поступают в блок 23 обработки сигналов. В блоке 23 параметры (уровни) сигналов, снимаемых с датчиков, обрабатываются в соответствии со следующим алгоритмом.

Параметры (уровни или напряжения) сигналов, снимаемых с первого 3, второго 4, четвертого 6 и пятого 7 датчиков, суммируются: h + I2 + 4 + Is lg По величине .этой суммы lg судят о значении текущего диаметpa вала. Параметры сигналов снимаемых с третьего 5 и шестого 8 датчиков, суммируются: з+1б Igo, затем из полученной суммы вычитается предыдущая сумма Ig, т.е. IgO - Ig IO. Полученная разность lo пропорциональна отклонению образующей контролируемого вала от прямолинейности и по ней судят о величине этого отклонения

В динамическом режиме включается механизм 21 перемещения корпуса, под воздействием которого корпус 1 медленно передвигается вдоль направляющих линеек 19 и 20. При этом измерительные линейки 15 - 17скользят вдоль образующей контролируемого вала 18 и на выходах датчиков 3-8 появляются изменения параметров сигналов, которые обрабатываются в блоке 23 в соответствии с указанным алгоритмом. По изменению величины суммарного сигнала Ig судят об изменении величины диаметра контролируемого вала, а по изменению to - об изменении величины отклонения образующей контролируемого вала от прямолинейности. При этом с выхода датчика 22 пройденного пути в блок 23 обработки поступает сигнал, параметры которого связаны с линейной координатой вдоль образующей контролируемого вала 18. Это позволяет увязать контролируемые текущий диаметр и отклонение образующей от прямолинейности контролируемого вала с линейной координатой, связанной с длиной вала.

Использование предложенного устройства контроля прямолинейности образующей цилиндрической детали обеспечит высокую точность измерений и более широкие функциональные возможности за счет уменьшения погрешностей, связанных с угловыми смещениями измерительных линеек и возможности увязаУь контрблируемое

отклонение образующей цилиндри1 еской детали с линейной координатой, связанной с длиной контролируемой детали. Формула изобретения

Устройство контроля прямолинейности образующей цилиндрической детали, содержащее корпус установленный на опорную поверхность измерительной платформы, три датчика с измерительными щупами. три измерительные линейки и блок обработки сигналов, снимаемых с датчиков, причем оси первого и второго щупов расположены параллельно, а ось третьего щупа - перпендикулярно опорной поверхности измерительной платформы, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей, устройство снабжено дополнительными четвертым, пятым и шестым

датчиками с измерительными щупами, ханизмом перемещения корпуса вдоль контролируемой детали, датчиком пройденного пути корпуса и двумя направляющими линейками, установленными на опорной поверхности измерительной платформы и предназначенными для фиксации направления перемещения корпуса, причем ось измерительного щупа четвертого датчика параллельна оси щупа первого датчика, ось

щупа пятого датчика параллельна оси щупа второго датчика, а ось щупа шестого датчика параллельна оси щупа третьего датчика, щупы первого и четвертого датчиков жестко связаны с концами первой измерительной

линейки, щупы второго и пятого датчиков жестко связаны с концами второй измерительной линейки, щупы третьего и шестого датчиков жестко связаны с концами третьей измерительной линейки, а оси измеротельных линеек расположены в одной плоскости, перпендикулярной направляющим линейкам.

17. 11

5 /

Ж

жс

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей . Для этого в устройстве дополнительно установлены четвертый, пятый и шестой датчики с измерительными щупами, а также механизм прямолинейного движения корпуса и датчик пройденного пути движения корпуса На опорной поверхности измерительной платформы смонтированы две направляющие линейки для фиксации направления движения корпуса. Ось четвертого щупа параллельна оси первого щупа, ось пятого щупа параллельна оси вторе го щупа, а ось шестого щупа параллельна оси третьего щупа Первый и четвертый щупы жестко связаны с концами первой измерительной линейки, второй и пятый щупы жестко связаны с концами второй измерительной линейки, третий и шестой щупы жестко связаны с концами третьей измерительной линейки. Оси измерительных линеек расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси контролируемой детали. 3 ил. (л С

20W

2

22

;;

Фм.З