Пневматическое бесконтактное устройство для измерения линейных размеров Советский патент 1983 года по МПК G01B13/00 

Изобретение относится к измерительиой технике ,и может Оатъ использовано для бесконтактного измерения линейных размеров.

Известно пневматическое Оесконтактное устройство для измерения линейных размеров, содержащее корпус с двумя коаксиально расположенными сильфонами, на котсфых закреп- . лен подпружиненный относительно корпуса преобразователь перемещений в давление, состоя1ц|1Й из подвижных вдоль оси сильфонов входного и измерительного сопел и камеры переменной длины, сообщенной каналом с . межсильфонной полостью

Однако диапазон измерения и чувIствительность устройства не регуля руйтся и определяются жесткостью пружины и эффективной площадью сильфонов . ,

Цель изо фетеяия - расширение диапазона измерения и обеспечение регулирования чувствительности устройства.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено запорным эле юнтам, расположенным в канале, и двумя здслонкгми, одна из которых установлена на выходе из входного сопла и

закреплена на измерительном сопле, а другая заслонка установлена на :«f входе в измерительное сопло и кинематически связана с входным соплом.

Заслонка перед соплами и запорный элемент в канале, сообщающим камеру переменного объема с межсильфонной полостью, обеспечивают три режима работы устройства, каждай

10 со своим диапазоне измерения и чувствительностью

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид, в рвэ-, резе.

15

Пневматическое бесконтактное уст ройство для измерения линейных рАзмеров содершт корпус 1, раЬположеа4 ные в корпусе коаксиально один дру: гому сильфоны 2 и 3, входное сошю4,

20 измерительное сопло 5, камеру перемениой дшй1Ы в виде мембранной «соробки 6, гильзу 7, в которой выпоп-i

иены канал 8 подачи питания, канал выходного измерительного дгшЕпеияя, канал 10, сообщаювдай мембранную коробку 6 с межсильфонной полостью 11, и вмонтяпрованное входное сопло 4, закрепляемое с помощью регулиро вочиого винта 12, гильзу 13, в ко3 троую ввинчено измерительное сошю

5, заслонк 14, закрепленную на измерительном сопле 5и установленную на выходе из вхолного сопла 4, заслонку 15, закрепленную в средней части мембраннойкоробки б так, что она оказывается кинематически свя)анной с входным соплом 4, запорный элемент 16 в канале 10, регулировочный винт 17 и пружину 18, установленную между регулировочным винтом 17 и гильзой 7.

Гильзы 7 и 13 с вмонтированными в них соплами 4 и 5 и мембранная коробка 6 образуют преобразователь перемещений сопла 5 в давление. Преобразователь перемещений закреплен на сильфонах 2 и 3 и подпружинен с помощью пружины 18 относительно корпуса 1 так, что сопла 4 и 5 имеют возможность перемещаться вдоль оси сильфонов 2 и 3.

Перемещение измерительного сопла 5 под действием сильфонов 2 и 3 направлено на ослабление связи измерительного давления в канале 9 с размером контролируемой детали 19, следовательноj сильфоны обеспечивают отрицательную обратную связь. В противоположность сильфонам мембранная коробка б и заслонки 14 и 15 обеспечивают положительную обратную связь.

Устройство работает на трех режимах.

При первом режиме запорный элемент 16 закрытj измерительное сопло 5 удалено от заслонки 15 на расстояние, исключающее возможность дросселирования, а заслонка 14 приближена к входному соплу 4 и оказывает дросселирующее воздействие на воздух, поступающий по каналу 8 от стабилизатора давления (не показан) в сопло 4. Положение входного сопла 4 относительно заслонки 14 отрегулировано с помощью винта 12 так, что расход воздуха через сопло 4 минимален . 1

При установке контролируемой детали 19 на измерительную позицию давление в мембранной коробке 6 повы- шается. Так как межсильфонная полость 11 не соединенас мембранной коробкой б, гильза 7 совместно с входным соплом 4 остаются нёпЬдвижны ми, а измерительное сопло 5 под 5ействием мембранной коробки б перемёщается в направлении контролируемой детали 19, в результате чего между заслонкой 14 и входньвд соплом 4 увеличивается зазор, что приводит к до статочмо быстрому повышению давлений в канале 9. Таким образом, первый режим работы устройства близок к релейному.

При работе на втором режиме запорный элемент 16 открыт, сопло 5 .

удалено от заслонки 15, а заслонка 14 оказывает дросселирующее воздействие на истечение воздуха из входного сопла 4. При подаче контролируемой детали 19 на измерительную позицию давление в мембранной коробке бив полости 11 повышается, что приводит к растягиванию коробки 6 и сильфонов 2 и 3, которые стремят;ся перемест,ить измерительное сопло 5

в противоположные стороны.

Фактическое смещение измерительного сопла 5 под действием положителной и отрицательной обратных связей силы зависит от сжатия пружины 18, осуществляемого с помощью винта 17, закрейленного в корпусе 1. Если перемещения сильфонов и мембранной коробки равны, устройство работает как обычный пневматический преобразователь типа сопло-заслонка, но с экономным потреблением воздуха, имея малый диапазон измерений, но большую чувствительность.

Когда сила сжатия пружины 18 обес печивает преобладание отрицательной обратной связи над положительной, диапазон измерений .увеличивается, а чувствительность уменьшается и наоборот, если перемещение под воздействием положительной обратной связи. больше, чем под действием отрицательной обратной связи - пределы измерения сужаются, а чувствительность повьашается.

На третий режим работы устройство настраивается регулированием положения сопел 4 и 5 в гильзах 7 и 13 до таких зазоров с заслонками 14 и 15, при которых последние оказывают дросселирующее действие на истечение воздуха из сопел и при открытом запорном элементе 16 в .полости 11, мембранной коробке 6 и кансше 9 устанавливается начальное избыточное давление, которое несколько ниже давления, соответствующего нижнему предельному размеру контролируемой детали 11. Тогда установка контролируемой детали на измерительную позицию приведет к повышению давления в полости 11, коробке 6 и канале 9, опусканию измерительного сопла 5 под воздействием мембранной коробки 6 положительной обратной связи и удалению заслонок 14 и 15 от входного 4 и измерительного 5 сопел. Точки закрепления заслонок выбраны так, что скорость перемещения заслонки 14 вдвое выше скорости перемещения заслонки 15. Поэтому мебранная коробка 6 и межсильфонная полость 11 быстро заполняются воздухом, а давление в них и в канале 9 повышается от начального избыточного до величины, соответствующей размеру детали, что обеспечивает поВЕДоение быстродействия датчика. Отрицательная обратная связь при этсм оказывает такое же воздействие, как н на втором режиме.

Введение заслонок перед соплавод и запорного элемента а канале, сообщающем мембранную коробку с межсйльфонной полостью, позволяет наст |раивать устройство на различные режимы работы и тем самым обеспечивает расширение диапазона измерения и регулирование его чувствительности, сохраняя одновременно приемлемое быстродействие устройства.

Формула изобретения

Пневматическое бесконтактное устройство для измерения линейных размеров, содержгицее корпус с двумя коакснально расположенными сильфонами, на которых закреплен подпружиненный относительно корпуса преобразователь перемещений в давление , состоящийиз подвижных вдоль оси сильфонЬв входного и измеритель- ного сопл и камеры переменной дляны, сообщенной каналом с межсильфонной полостью, отличающе г е с я тем,что,с целью расширения диапазона измерений и регулирования чувствительности, оно снабжено запорнык элементе, расположенным в кансше, и двумя заслонками, одна из которых установлена н выходе из входного сопла и закреплена на измерительном сопле, а другая заслонка установлена на входе в измюрительиое сопло и кинематически связана с входным соплом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР 9 603844, кл. G 01 В 13/00, 1976.