Устройство для измерения диаметра сферы Советский патент 1992 года по МПК G01B5/22 

Изобретение относится к средствам измерения радиусов и отклонений наружных сферических поверхностей от номинального положения.

Известно устройство для измерения сферических поверхностей, содержащее корпус, отсчетный узел и размещенные в нем базовый элемент и измерительный наконечник, см. а.с. № 1511583, G 01 В 5/22. Недостатком этого устройства является отсутствие возможности замерить им наружные сферы. Кроме того устройством невозможно контролировать отклонения радиуса от номинального положения по всей сферической поверхности.

Известно устройство для измерения радиуса кривизны и отклонений поверхности от сферической, содержащее корпус, отсчетный узел (преобразователь линейных перемещений), шарнир и держатель с измерительным наконечником, см. а.с. № 979843, G 01 В 5/22. Недостатком этого устройства является его предназначение для измерения внутренних сфер и необходимость настройки базовых элементов и держателя по эталонной поверхности.

Вышеназванные недостатки известных устройств сужают область их применения, снижают информативность и точность измерения, усложняют и удорожают процесс измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее корпус, установленный в нем е возможностью перемещения и фиксации шток с измерительным элементом на конце, отсчетный узел, взаимосвязанный со штоком, и базовый элемент, выполненный в виде кольца, (см. кн. Гридиев и др. Механизация доводки прецизионных деталей в мелкосерийном производстве. - М.: Машиностроение, 1983, с. 66, рис. 26).

Недостатком этого устройства является необходимость настройки его по эталонным поверхностям, что усложняет процесс измерения, понижает точность измерения и удорожает производство. Кроме того, известным устройством не имеется возможности контролировать отклонения радиуса кривизны от номинального положения по всей

поверхности, что снижает информативность устройства.

Целью изобретения является повышение точности и информативности измерения при высокой производительности контроля.

Эта цель достигается тем, что устройство, содержащее корпус, установленный в нем шток с измерительным элементом на

конце, отсчетный узел и базовый элемент, выполненный в виде кольца, снабжено двумя параллельными штоку направляющими, установленными на корпусе симметрично штоку и с возможностью поворота вокруг

оси, перпендикулярной оси штока, двумя втулками, каждая из которых установлена коаксиально соответствующей направляющей с возможностью перемещения вдоль нее и фиксации, а базовый элемент

жестко закреплен на одних из торцев обеих втулок.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволяет установить соответствие их критерию новизна.

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленное устройство от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают предлагаемому

техническому решению соответствие критерию существенные отличия, а именно снабжение устройства двумя направляющими, установленными на корпусе симметрично штоку с возможностью поворота

относительно оси, перпендикулярной оси штока, двумя втулками, каждая из которых установлена коаксиально соответствующей направляющей с возможностью перемещения вдоль нее и фиксации, причем базовый

элемент жестко закреплен на одних из торцев обеих втулок, позволило повысить точность и информативность измерения, исключив из процесса измерения настройку устройства и проведение дополнительных

операций.

На чертеже изображен общий вид устройства.

Оно состоит из корпуса 1, в котором укреплен стебель 2. В нем подвижно раэмещен шток 3 со сферическим измерительным

наконечником а не нижнем конце. Шток 3 подпружинен пружиной 4. Со стеблем-2 жестко соединен насадок 5, внутри которого установлен преобразователь линейных перемещений 6, электрические параметры с которого поступают на электронную систему 7, где обрабатываются по соответствующим программам, Шток 3 фиксируется винтом 8. который одновременно служит арретиром.

В нижней части корпуса 1 соединен посредством шарниров 9 с кронштейнами 10. Перпендикулярно шарнирам 9 выполнены цилиндрические направляющие 11, которые имеют возможность перемещения во втулках 12. Базовое кольцо 13 жестко укреплено на нижних торцах втулок 12. Базовое кольцо 13 выполнено мерным с высокоточным диаметром С. Направляющие 11 подпружинены пружинами 14. Перемещение направляющих 11 осуществляется гайками с микрорезьбой 15. Устройство устанавливается на контролируемую деталь 16.

Работает устройство следующим образом.

Доводят гайками 5 кронштейн 10 до упора в нижнюю полость базового кольца 13. Производят обнуление устройства, для чего при абсолютном методе измерения совмещают нижнюю точку сферического нако- нечника а с нижней плоскостью базового кольца 13. ЦОУ электронной системы устанавливают на нуль.

При относительном методе измерения устанавливают величину Н определенного значения, после чего ЦОУ выводят в нулевое положение.

Устанавливают устройство на контролируемую деталь 16, измерительный наконечник а при этом переместится вверх на величину Н. Электронная система по соответствующей программе решает уравнение

R

8Н

+ 0,5Н,

где R - радиус кривизны сферической поверхности;

С - диаметр базового кольца;

Н - расстояние от нижней плоскости базового кольца до нижней точки измерительного наконечника.

Приведенная математическая зависимость получена из соотношения

п

R2 - (R-H)2 + (у)2 R2 - 2RH + Н2 + -;

R откуда

С27С2

2 - R2 -Ц- - 2RH + Н2; 2RH -Цг

R8Н

+ 0,5H.

55

51015

2025

30

35

40

45

50

Результат высвечивается на ЦОУ электронной системы.

Для анализа величины отклонения реального профиля от номинального значении электронная система решает второе уравнение по второй программе:

X-R-H-h.

где X - расстояние от площадок в до нижней плоскости базового кольца 13; Н - расстояние от контактной точки штока 3 до нижнего среза кольца 13;

h - const, равная расстоянию от оси качания 0-0 до площадок в на кронштейнах 10. Таким образом определяется необходимое расстояние от площадок в до нижнего среза базового кольца 13, при котором ось качения 0-0 совпадает с центром радиуса R контролируемой детали. Оператор, следя за ЦОУ 7, манипулирует гайками 15 и перемещает ось качания 0-0 вверх-вниз до полного совмещения ее с центром радиуса R. После этого электронная система устанавливается на нуль и оператор производит качание корпуса 1 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа вокруг оси 0-0 и следит за ЦОУ 7. Отклонение от нулевого положения будут соответствовать отклонению радиуса R от номинального значения. Контроль производится в нескольких сечениях, для чего устройство поворачивают вокруг продольной оси его.

Вследствие того, что устройство снабжено двумя направляющими, установленными на корпусе симметрично штоку и с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной оси штока, двумя втулками, установленными коаксиально направляющим, а базовый элемент жестко скреплен со втулками, появилась возможность с более высокой точностью контролировать радиусы сферических поверхностей, исключая операцию настройки по эталонам, и выявлять отклонения реальных поверхностей от номинального значения, чем расширяется информативность устройства. Использование электронной системы повысило производительность контроля на 10-15% и качество выпускаемой продукции.

Устройство рассчитано на определенный диапазон контролируемых параметров.

Формула изобретения Устройство для измерения диаметра сферы, содержащее корпус, установленный в нем с возможностью перемещения и фиксации шток с измерительным элементом на конце, отсчетный узел, взаимосвязанный со

7 17769748

штоком, и базовый элемент, выполненный встью поворота вокруг оси, перпендикуляр- виде кольца, отличающееся тем, что,ной оси штока, двумя втулками, каждая из с целью повышения точности и информатив-которых установлена коаксиэльно соответ- ности измерения за счет измерения наруж-ствующей направляющей с возможностью ных сфер, оно снабжено двумя5 перемещения вдоль нее и фиксации, а базо- параллельными штоку направляющими навый элемент жестко закреплен на одних из корпусе симметрично штоку и с возможно-торцов обеих втулок.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и информативности измерения за счет измерения наружных сфер. Устройство состоит из корпуса 1. параллельных штоку 3 направляющих 11. установленных на корпусе 1 симметрично штоку 3 и с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной оси штока 3, двух втулок 12, каждая из которых установлена коаксиально соответствующей направляющей 11с возможностью перемещения вдоль нее и фиксации, а базовое кольцо 13 жестко закреплено на торцах обеих втулок 12. Доводят гайками 15 кронштейны 10 до упора в нижнюю плоскость базового кольца 13. Про