Устройство для измерения линейных размеров Советский патент 1980 года по МПК G01B7/02 

t

Изобретение относится к области автоматизации процессов измерения и может быть использовано при контроле размеров деталей.

Известно устройство для измерения размеров, содержащее шаговый двигатель, реверсивный счетчик, датчик, три пороговых устройства/ четыре элемента И, два элемента НЕ, один элемент. ИЛИ, высокочастотный и .низкочастотный генераторы импульсов,три усилителя . .

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство измерения, лиаейных размеров, содержащее реверсивный шаговый двигатель, два элемента И, выходы ко торых подключены к входам шагового двигателя, генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами элементов И, блок выдержки времени, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, триггер, неинвертирующий выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, элемент ИЛИ, входы которого подключены квыходам элементов И, реверсивный счетчик, счетный

вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а первый управляющий вход - с неинверти у|«цим выходрм триггера, третий элемент И, входы которого подк/почены соответственно к в выходам счетчика и. блока выдержки времени, блок индикации, связанный входом с выходом третьего элемента И, микрометрический винт, кинемати10 чески связанный с шаговым двигателем 1 . .

Недостаток этого устройства - ниэкое быстродействие и малая точность измерения..

5 Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения.

Эта цель достигается тем, что устройство измерения линейных размеров снабжено преобразователем перемещё20 ния в частоту, механически соединенным с мнкрсвветрическим винтом, ключом, выход которого связан с первым счетиьм входом младших разрядов реверсивного счетчика, формирователем

25 рпорных импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа, четвертым элементом И, соединенным выходом со вторым счетным входом младших разрядов реверсивного счет3Q чика, а первым входом - с неинвертируюгДим входом триггера, блоком задержки, пороговым устройством, выход которого соединен с установочным входом триггера и со входом блока задержки, блоком выдержки времени, соединенным входом с выходом блока задержки, формирователем опорных импульсов , вход которого подключен к выходу блока задержки, блоком установки допуска, выход которого соеди ней с входом установки порогового устройства и со вторым входом четвертого элемента И, формирователем импульсов , подключенным к сигнальному входу ключа и ко входу порогового устройства, а входом - с выходом формирователя импульсов, причем инвертирующий выход триггера подключен ко ,второму управляющему входу реверсивного счетчика.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит триггер 1 , генератор 2 импульсов, элементы 3,4 И, реверсивный шаговый двигатель 5, микрометрический винт б, преобразователь 7 перемещения в частоту, формирователь 8 импульсов, блок 9 выдержки времени, элемент 10 ИЛИ, реверсивный счетчик 11, элемент 12 И, блок . 13 индикации, пороговое устройство 14, ключ 15, формирователь 16 опорных импульсов, блок 17 задержки,элемент 18 И, блок 19 установки допуска.

Устройство работает следующим образом.

Перед .началомизмерения с помощью блока 19 установки допуска производится установка- частоты срабатывания порогового устройства 14. При подаче управляющего сигнала на триггер 1 последний открывает элементы 3, 18 И и вьщает команду на сложение в реверсивный счетчик 11. С блока . 19 установки допуска через открытый элемент 18 И в младшие разряды реверсивного счётчика 11 заносится код соответствующий частоте срабатывания порогового устройства 14. Импульсы с генератора 2 через открытый элемент 3 И поступают на -второй вход шагового двигателя 5, и через элемент 10 ИЛИ на счетный вход старших разрядов реверсивного счетчика 11. При враицении вала двигателя 5 микрометрический винт 6 перемещается в направлении к измеряемой детали. Реверсивный счетчик 11 подсчитывает число импульсов, поступающих на вход двигателя 5, соответствующее числу шагов и, следова:тельно, расстоянию от начальной точки движения микрометрического винта 6. При попадании измеряемой детали в зону действия преобразователя 7 перемещения в частоту дальнейшие перемещения микрометрического винта прямо пропорционально преобразуются в частоту. При равенстве

частоты с выхода преобразователя 7 перемещения в частоту и частоты срабатывания порогового устройства 14 последнее выдает импульс, который переводит триггер 1 в нулевое состояние. Элементы И 3 и 18 закрываются, импульсы с генератора 2 не проходят на вход шагового двигателя 5, и он останавливается. Сигнал с инвертирующего выхода триггера 1 поступает на второй управляющий вход счетчика 11 и переводит его в режим вычитания. Через блок 17 задержки импульс с выхода порогового устройства 14 поступает также на вход блока 9 выдержки времени и на формирователь 16 опорных импульсов. Задержка импульса блоком 17 задержки необходима для проведения измерений после окончания переходных процессов, вызванных движением микрометрического винта 6. Сигнал с формирователя 16 опорных импульсов открывает ключ 15, и импульсы с формирователя В импульсов за образцовый интервал времени вычитаются из счетчика 11. Таким образом, код в сяетчике 11 равен сумме числа шагов шагового двигателя 5 и числового эквивалента частоты срабатывания порогового устройства 14 без числового эквивалента частоты сигнала с преобразователя 7 перемещения в частоту в момент полной остановки двигателя 5. Код в счетчике 11 определяет расстояние от начальной точки движения микрометрического винта 6 до контролируемой детали. Блок 9 выдержки времени открывает элемент 12 И на некоторый интервал времени для индикации результата измерений с помощью блока 13 индикации. После этого блок 9 вьщержки времени открывает элемент 12 И на заранее заданное время. Импульсы с генератора 2 поступают на первый вход шагового двигателя, который перемещает микрометрический винт 6 на заданное расстояние от детали. С целью исключения значения частоты, соответствующей нулевому значению перемещения,за начало отсчета взято положение наконечника преобразователя перемещения в частоту, соответствующее частоте срабатывания порогового устройства. Значение частоты срабатывания порогового устройства выбирается выше частоты, соответствующей нулевому перемещению наконечника преобразователя.

Точность измерения линейных размеров устройства определяется не величиной перемещения микрометрического винта за один шаг шагового двигателя, как в известных устройствах, а точностью преобразователя перемещения в частоту. В связи с этим при заданной точности быстродействие может быть повышено путем увеличения величины перемещения микрометрического винта за один шаг шагового двигателя. Формула изобретения Устройство для измерения линейных размеров, содержащее реверсивный шаговый двигательр два элемента. И, выходы которых подключены к входам шагового двигателя, генератор импуль сов, выход которого соединен с первы ми входами элемента И, блок выдержки времени, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, триггер, неинвертирующий выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам элемен тов И, реверсивный счетчик, счетный вход которого соединен с выходом .элемента ИЛИ, а первый управляющий вход - с неинвертирующим выходом триггера, третий элемент И, входы которого подключены соответственно к выходам реверсивного счетчика и бло ка выдержки времени, блок индикации связанный входом с выходом третьего элемента И, микрометрический винт, . соединенный с шаговым двигателем, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, оно снабжено преобразователем перемещения в частоту, механически соединенным с микрометрическим винтом, ключом, выход которого связан с первым счетным входом младших разрядов реверсивного счетчика, формирователем опорных импульсов, выход которого подключен к управлякяцему входу ключа, четвертым элементом И, соединенным выходом со вторым счетным входом младших разрядов реверсивного счетчика, а первым входом - с неинвертирующим- входом триггера, блоком задержки, пороговым устройством, выход которого соедийв с установочным входом триггера и со входом блока задержки, блоком вьадержки времени, соединенным вводом с выходом блока задержки, формирователем опорных импульсов, вход которого под- ключен к выходу блока задержки,блоком установки допуска, выход которого соединен с входом установки порогового устройства и с вторым входом четвертого элемента И, формирователем импульсов, подключенным выходом к сигнальному входу ключа и ко входу порогового устройства, а входом с выходом формирователя импульсов, причем инвертирующий выход триггера, подключен ко второму управляющему входу реверсивного счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 133072, кл. G 4 Н, 1969. 2.Патент США № 3844047, кл. 33-166, 1974 (прототип).