Пневматическое устройство для линейных измерений Советский патент 1992 года по МПК G01B13/00 

сл G

Изобретение относится к измеритель-; ной технике м может быть использовано для Контроля износа режущей части инструме н- та. Цель изобретения - повышение произво; дительности контроля с одновременным повышением точности. Для этого устройство дополнительно снабжено гп струйными генераторами колебаний;и m струйными элементами ИЛИ-НЕ ИЛИ, причем питающие входы струйных генераторов соединены с внутренней полостью корпуса, ветви линий обратной связи струйных генераторов связаны с питающими входами соответствующих струйных элементов ИЛИ-НЕ ИЛИ, управляющие входы которых соединены с измерительным соплом, а длины ветвей обратной связи струйных генераторов от- нбсятся как L : Li : Lz: : La, где L - длина первых линий обратной связи струйных ге- нераторов колебаний; Li,L2,L3 - длины вторых линий обратной связи струйных генераторов колебаний 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров, например для автоматического контроля износа режу-: щей части инструмента применяемого на многооперационных станках с ЧПУ. ,; .„Известно пневматическое устройству для активного контроля размеров деталей с прерывистыми поверхностями, содержа- щёёизмерительное и управляющее српла, преобразователь измерительного давления, выполненный в виде струйных эталонного и измерительного генераторов , элемент И, прерыватель, выполненный в виде струйного порогового элемента и инер- ционноесзвено.

;:V- Известно также пневматическое устройство для линейных измерений, содержащее измерительное и следящее сопла, струйный усилитель с двумя управляющими каналами, один из которых сообщен с измерительным соплом Неп бсрёдстеенно, а другой через инерционное звено и Преобразователь перемещения слёд яЩеГб cofiha. К недостаткам данного устройства можно отнести следующее; Разнесенность сопел не позврляёг измерять участки контролируемого изделий соизмеримое с размерами сбгГёЖ Необходимо дополнительное устройство, которое бы преобразовывало полученный аналоговый сигнал в информацию (код) понятную СУ ЧПУ станка или ЭВМ, что в конечнрм итоге усложнило бы схему, снизило ее быстродействие, надежность и ПОШЙйШ1;1№бсТь. Наличие большого количества регулируемых дросселей усложняет процесс настройки и все устройство в целом. Большая инерционность системы сказывается на точности измерения. Постоянный обдув контролируемых поверхностей не гарантирует полного сдува стружки с контролируемых поверхностей, а

vj сл сл о

4 О

в случае контроля режущих лезвий инструмента нароста с режущих лезвий

Цель изобретения - повышение производительности контроля с одновременным повышением точности. Ожидаемый поло- 5 жительный эффект заключается в повышении производительности и точности контроля, ,в снижении затрат на изготовление, настройку и эксплуатацию устройства.

Поставленная цель достигается тем, 10 что пневматическое устройство для линей- ных измерений, содержащее корпус с внутренней полостью, размещенный в нем поршень, измерительное сопло, пневматический усилитель и отсчетный блок, снабже- 15 но m струйными генераторами колебаний и m струйными элементами ИЛИ-НЕ ИЛИ, питающие входы струйных генераторов соединены с внутренней полостью корпуса, ветви линий обратной связи струйных гене- 20 раторов связаны с питающими входами со- аответстзующих струйных элементов

f ИЛИ-НЕ ИЛИ, управляющие входы которых соединены с измерительным соплом, а длины ветвей обратной связи струйных ге- 25 нераторов относятся как

L:LrL2:U

где L - длина первых линий обратной связи 30 струйных генераторов колебаний,

U, L2, U - длины вторых линий обратной связи струйных генераторов колебаний, снабжено п сило выми соплами, в поршне параллельно измерительному соплу и пнев- 35 матически связанным с пневматическим усилителем.управляющий вход которого соединен с первой линией обратной связи одного из струйных генераторов колебаний.

На фиг.1 представлено поперечное се- 40 чение пневматического устройства для линейных измерений; на фиг.2 - зависимость частоты колебаний от давления питания; на фиг.З - зависимость частоты колебаний от длины линий обратной связи. На фиг. 1-3 45 обозначено: Р0- давление питания; f- частота колебаний; L - длина первых линий обратной связи струйных генераторов колебаний; 1,2, длины вторых линий обратной связи струйных генераторов колебаний; 50 Z - зазор от контролируемой поверхности до пневматического устройства

Пневматическое устройство для линейных измерений содержит полый корпус 1 и поршень 2, В поршне 2 в оиде дроссельно- 55 ожекторного измерителя выполнено измерительное сопло, состоящее из питающего анала 3, напорного канала 4, выходного канала 5. В корпусе 1 выполнены кольцевая проточка 6 и параллельные измерительному

соплу каналы 7, расположенные соосно отверстиям 8, выполненным в поршне 2. Внутренняя полость корпуса 1 соединена каналом 9 с питающими входами струйных усилителей 10, которые в совокупности с охватывающими внешними линиями обратной связи 11-14 образуют струйные генераторы колебаний 15 - 17. Линия 11 внешней обратной связи струйного генератора колебаний 15 соединена с управляющим входом усилителя 18, выходной канал которого соединен с кольцевой проточкой 6. Линии 12-14 внешних обратных связей струйных генераторов колебаний 15-17 соединены соответственно с питающими входами струйных элементов (СЭ) ИЛИ-НЕ ИЛИ 19-21. Выходной канал 5 измерительного сопла соединен с управляющими входами СЭ ИЛИ-НЕ ИЛИ 19-21. Совокупность СЭ ИЛИ-НЕ ИЛИ 19-21 образует отсчетное устройство 22, информация (код) с которого поступает в систему управления технологическим оборудованием.

Проведенные исследования использования пульсирующего потока питания струйных дискретных элементов позволили выявить следующие закономерности. Для увеличения коэффициента возврата струйного дискретного элемента безразмерная величина амплитуды переменного потока питания должна быть в пределах 0,4.„0,5, а частота колебаний f - выше 100 Гц. Наибольшую стабильность частоты обеспечивают струйные генераторы колебаний на базе аналоговых элементов. Струйный генератор колебаний состоит из струйного аналогового элемента типа Ст-46 Волга, охваченного внешними обратными связями. В качестве линий обратной связи были использованы гибкие трубки диаметром 4 мм и длиной от 0,15 до 1 м, соединенные с выходами и управляющими входами струйного аналогового элемента. На частоту коле- баний f струйного генератора, как установлено экспериментально, влияют давление питания, длина и соотношение линий обратной связи и величина нагрузки. На фиг.2 приведены зависимости изменения частоты колебаний f от давления питания Ро при различных длинах L обратной связи. При фиксированном давлении питания Ро зависимость f - f(L) выражается кривой (фиг 3). которую аппроксимировали полиномом третьей степени. Проведенные исследования позволили определить параметры генератора в случае подключения к линии обратной связи дискретного элемента типа СТ-44 системы Волга.

Контролируемый режущий инструмент (РИ) 23 подводится к бесконтактному пневматическому устройству по специально раэ- работанной макропрограмме. Учитывая особенности используемого на станках с

4ПУ инструмента, рекомендуемая скорость ускоренного подвода 500.. 1000 мм/мин, которая за Z 3...5 мм до пневматического устройства понижается до 5...10 мм/мин. Скорость обратного вращения 10...60 об/мин (в зависимости от контролируемого РИ). ,

Пневматическое устройство для линейных измерений работает следующим образом.

В момент подхода РИ к пневматическому устройству на Z 9...43 мм сжатый воздух под давлением Р подается внутрь корпуса 1, к питающему каналу Зина вход усилителя 18. Поршень 2 под давлением Р перемещается в крайнее левое положение и открывает канал 9. Сжатый воздух поступает на питающие входы струйных усилителей 10 осуществляется запуск струйных генераторов колебаний 15-17. Пульсирующее давление питания различной частоты поступает на питающие входы СЭ ИЛИ-НЕ ИЛИ 19-21 и на управляющий вход усилителя 18. Одновременно сжатый воздух пульсирующего давления питания с выходного канала усилителя 18 подается в кольцевую проточку 6, далее в каналы 7 и истекает в атмосферу сквозь отверстия 8. При отсутствии перед пневматическим устройством контролируемого РИ сжатый воздух постоянного давления питания подается через питающий канал 3 в напорный канал А и истекает в атмосферу, создавая в выходном канале 5 отрицательное давление (ниже атмосферного). Отрицательное давление поступает на управляющие входы СЭ ИЛИ-НЕ ИЛИ 19-21. Струйные элементы не срабатывают. Информация (код), снимаемая с отсчетного устройства 22, свидетельствует об отсутствии перед пневматическим устройством контролируемого РИ. При достижении контролируемым РИ установленного зазора Z О...0,5 мм происходит перекрытие напорного канала 4 измерительного сопла элементами контролируемого РИ настолько, что избыточный поток воздуха (давление выше атмосферного) через выходной канал

5поступает на управляющие входы СЭ ИЛИ-НЕ ИЛИ 19-21. Происходит срабатывание струйного элемента, на управляющий вход которого подается избыточный поток воздуха достаточный для его переключения из одного положения в другое. Т.е. срабатывает либо СЭ ИЛИ-НЕ ИЛИ 19, либо СЭ 19, 20,,либо СЭ 19-21 и т.д. Информация снимаемая с отсчетного устройства 22 позволя-

ет определить положение режущих кромок

РИ в системе координат многоопёрацион- ного станка.

Деление зазора Z на несколько участков (установка нескольких СЭ срабатывающих при различных управляющих давлениях) позволяет определить положении РИ точнее при минимальных затратах времени. При перемещении РИ от Z 9...43 до Z 0...0.5 мм происходит обдув контролируемых поверхностей пульсирующим давлением сжатого воздуха истекающего из отверстий 8.

Применение пневматического устройства для линейных измерений позволит за счет использования в качестве измерительного сопла эжекторного преобразователя в сочетании с пульсирующим обдувом контролируемой поверхности и одновременная подача пульсирующего давления питания на питающие входы СЭ ИЛИ-НЕ ИЛИ повысить производительность контроля. Установка нескольких СЭ ИЛИ-НЕ ИЛИ. срабатывающих при определенном зазоре, позволяет преобразовать аналогово изменяющуюся величину в дискретную и сформировать на выходе устройства кодовую информацию, понятную системам управления технологическим оборудованием. Подача пульсирующего давления питания на питающие входы СЭ ИЛИ-НЕ ИЛИ повышает точность и стабильность срабатывания СЭ. Подвод к контролируемой поверхности пульсирующего давления позволит очистить контролируемую поверхность or налипшей стружки и СОЖ, что повысит точность измерения.

Формула изобретения

2 Устройство по п. 1, отличающее-магическим усилителем, управляющий вход с я тем что с целью повышений точностикоторого соединен с первой линией обрат- контроля, оно снабжено п силовыми сопла-ной связи одного из струйных генераторов ми, в поршн ё параллельно измерительномуколебаний, соплу и пневматически связанным с пнев-5

, К системе упра&леНия

2 ЦР0Л

L WMl$ u-Ј 3-Ј 6;it-faQ

te.2

/,кГц

оз