ПНЕВМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛИ Советский патент 1971 года по МПК G01B13/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к автоматическим пневмоэлектрическим измерительным устройствам с электрическим выходным сигналом. Оно может найти применение для автоматических измерений размеров как штучных изделий, так и непрерывного материала в пропессе изготовления, а также при сортировке штучных изделий по группам размеров и при активном контроле.

Известны пневмоэлектрические устройства для измерения линейных размеров детали, основанные на использовании пневматического измерительного элемента типа сопло-заслонка, соединенного с пневматической дифференпиальной следяшей системой со штоком, причем роль заслонки выполняет поверхность измеряемой детали. Наибольший предел измерения среди этих устройств имеют устройства с подвижным соплом, перемеш;ение которого преобразуется механическим преобразователем (индикатором) в угловое перемещение указателя.

Однако такие устройства имеют сложную конструкцию, включающую в себя гибкое шланговое соединение между подвижным соплом и цилиндром пневматического усилителя, направляющие стержни для перемещения порщня усилителя и противодействующей пружины. Устройства имеют также статические

погрешности измерений от изменении давления питающего воздуха и величины измеряемого размера. Известные устройства с подвижным соплом не пмеют органов для дистанционного управления перемещением (подъемом) сопла, что необходимо при контроле штучной продукции или деталей со сложной (прерывистой) формой поверхности, и предусматривают только визуальные считывание

результатов измерения. Автоматизация процесса измерений и активный контроль изделий с помощью таких устройств невозможны.

Целью изобретения является повышение точности измерения линейных размеров детали.

Это достигается тем, что преобразователь устройства выполнен в виде жестко связанной со штоком шторки и фотоэлементов с волоконной оптикой, перекрываемой шторкой в зависимости от величины измеряемого линейного размера.

На чертеже изображено описываемое устройство в разрезе.

Иневматическая дифференциальная следящая система образована корпусом /, разделенным мягкой герметичной подвижной перегородкой (мембраной) 2 на верхнюю и нижнюю камеры, соплом 3, жестко соединенным с

и мягкими уплотнениями 5 верхней и нижней камер.

Подача воздуха (газа) в камеры следящей системы осуществляется через дроссели 6, причем перед дросселем верхней камеры установлен управляемый запорный клапан 7, например, с электрическим управлением. Сопло 3 соединяется с полостью нижней камеры отверстиями 8.

Преобразователь линейного перемещения штока в дискретный электрический сигнал состоит из осветителя 9, образующего световой поток с параллельными лучами от источника 10 излучения (света), например лампы накаливания, волоконно-оптической линейки 11 и блока фотоэлектрических преобразователей 12, например фотодиодов, транзисторов или фототиристоров. Подвод излучения (света) к фотоэлектрическим преобразователям 12 от линейки 11 осуществляется жгутом 13 из гибких светопроводящих волокон, например стеклянных. Линейка 11 образована полированными торцами ленточных световодов, имеющих в сечении вид равных прямоугольников и уложенных вплотную один к другому. Полированные торцы световодов перпендикулярны к световому потоку осветителя.

Перемещение волоконно-оптической линейки относительно корпуса осуществляется регулировочным настроечным микрометрическим устройством 14, закрытым защитным колпачком 15. Шторка 16 HiecTKo соединена при помощи щтока 17 с перегородкой 2, т. е. с соплом 3, и располагается в зазоре между осветителем и волоконной линейкой //, перекрывая часть светового потока от осветителя к линейке.

К электрическому разъему 18 подводятся выводы фотоэлектрических преобразователей и цепь питания источника излучения осветителя. Через этот разъем осуществляется подключение измерительного устройства к внешним электрическим цепя.м - блоку питания истгочника света и схеме счета затемненных фазоэлектрических преобразователей.

При подаче воздуха и открытом электропневматическом клапане 7 за счет истечения воздуха через регулировочный дроссель 4 и сопло 3 последнее устанавливается на расстоянии б от поверхности измеряемой детали 19. Нестройка заданного расстояния б осуществляется по эталону с помощью регулировочного дросселя 4. При заданном размере Л положение сопла 3 и щторки 17 характеризует толщину измеряемой детали, определяемую путем подсчета схемой числа затемненных шторкой 16 фотоэлектрических преобразователей.

При уменьшении, например, толщины контролируемой детали 19 увеличивается расстояние 8 и уменьшается давление в нижней камере при неизменном давлении верхней камеры. Под действием разности давлений в камерах происходит перемещение вниз мембраны 2 и соединенных с ней сопла 5 и щторки 16. Перемещение происходит до восстановления равновесия давлений на мембрану (поршень), т. е. до восстановления установленного при настройке расстояния б. При этом перемещение подвижной части устройств (сопла, шторки, мембраны) равно изменению размера контролируемой детали. При увеличении размера детали подвижная часть перемещается вверх. Таким образом за счет автоматического поддержания постоянства расстояния осуществляется слежение за размером контролируемой детали. Неидеальная мягкость мембраны 2 и подвижных уплотнений 5, а также вес подвижных частей могут быть учтены при расчете и тарировке устройства, а влияние их на расстояние б в рабочем диапазоне хода подвижной части может быть сведено к заданной величине выбором параметров мембраны и рабочего давления питающего воздуха. Бесконтактный фотоэлектрический преобразователь с волоконно-оптической измерительной линейкой не создает силовых воздействий на подвижную часть измерительного устройства и не вносит по этой причине погрешностей измерений.

Закрытие электропневматического клапана 7 уменьшает давление воздуха в верхней камере и ведет к поднятию сопла 3, что позволяет исключить столкновение его с контролируемыми деталя.ми, устанавливаемыми на измерительную позицию (под сопло) при поточпо.м контроле их. В этом случае управление клапаном 7 осуществляется по сигналам датчика, контролирующего наличие детали на измерительной позиции, причем подача воздуха

в верхнюю камеру прекращается по окончании контроля. Последующие открытия клапана 7 происходят при установке на измерительную позицию следующей в потоке контролируемой детали. Измерение размеров деталей с

прерывистыми (ступенчатыми) поверхностями осуществляется соответствующим выбором закона управления клапаном 7.

Предмет изобретения

Пневмоэлектрическое устройство для измерения линейных размеров детали, содержащее пневматическую дифференциальную следящую систему со щтоком и преобразователь

линейных перемещений щтока в электрический сигнал, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, преобразователь выполнен в виде жестко связанной со щтоком шторки и фотоэлементов с волоконной оптикой, перекрываемой шторкой в зависимости от величины измеряемого линейного размера.

. / / f / / / / ////л/ / / //// ////f /