ПНЕВМОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И СОРТИРОВКИ ДЕТАЛЕЙ ПО ЛИНЕЙНЫМ РАЗМЕРАМ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Известно пневмоэлектронное устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам (См. Патент РФ №148813, G01B 13/00, опубл. 20.12.2014), содержащее источник сжатого воздуха, сообщенный с ним первичный преобразователь с измерительной камерой, преобразователь давления, двухпозиционный клапан, дроссель, блок управления, интегратор, дифференциатор, компаратор, запоминающий элемент, коммутирующий элемент и цифровой индикатор.
На точность данного устройства негативное влияние оказывают колебания рабочего давления воздуха, подаваемого в измерительную камеру от источника сжатого воздуха. Устройство осуществляет преобразование измеряемого размера в результат интегрирования сигнала, отражающего изменение давления в измерительной камере в пределах временного интервала ее опустошения. Сначала в измерительной камере устанавливается измерительное давление, соответствующее измеряемому размеру, затем камеру опустошают в атмосферу через дроссель и интегрируют сигнал, отражающий давление воздуха в ней, на временном интервале, за который это давление уменьшается от измерительного до некоторого порогового значений. Изменение величины рабочего давления поступающего сжатого воздуха при измерении одной и той же детали приводит к изменению измерительного давления в измерительной камере. Время опустошения камеры, то есть время интегрирования, и, следовательно, результат интегрирования тоже изменяются, так как зависят от начального уровня давления воздуха в ней - измерительного давления. Это приводит к возрастанию погрешности измерительного устройства.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является пневмоэлектронное устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам (См. Патент РФ №154374, G01B 13/00, опубл. 20.08.2015), содержащее источник сжатого воздуха, сообщенный с ним первичный преобразователь с измерительной камерой, двухпозиционный клапан, блок управления, преобразователь давления, интегратор, дифференциатор, компаратор, запоминающий элемент, коммутирующий элемент и цифровой индикатор. При этом измерительная камера первичного преобразователя соединена с входом преобразователя давления и с выходом двухпозиционного клапана, вход которого соединен с источником сжатого воздуха.
Точность данного устройства также ограничена влиянием колебаний рабочего давления сжатого воздуха на результат измерений. В данном устройстве опустошение измерительной камеры осуществляют непосредственно через зазор между торцом измерительного сопла и поверхностью заслонки или измеряемой детали. Изменение рабочего давления поступающего от источника воздуха при измерении одного и того же размера приводит к изменению измерительного давления воздуха в измерительной камере, которое, в свою очередь, приводит к изменению временного интервала опустошения измерительной камеры, то есть пределов, и, следовательно, результата интегрирования. Вследствие этого устройство обладает высокой погрешностью измерения.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности пневмоэлектронного устройства для контроля и сортировки деталей по линейным размерам за счет уменьшения влияния колебаний рабочего давления на результат измерений.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является повышение точности контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Указанный технический результат достигается тем, что пневмоэлектронное устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам, содержащее источник сжатого воздуха, первичный преобразователь с измерительной камерой, двухпозиционный клапан, блок управления, преобразователь давления, интегратор, компаратор, запоминающий элемент, коммутирующий элемент и цифровой индикатор, оснащено пороговым элементом, вход которого соединен с выходом преобразователя давления, а выход соединен с управляющим входом интегратора.
Оснащение устройства пороговым элементом позволяет преобразовывать измеряемый размер в результат интегрирования сигнала, отражающего величину давления в измерительной камере, в пределах временного интервала, в течение которого это давление уменьшается от верхнего порогового значения, задаваемого с помощью введенного порогового элемента, до нижнего порогового значения, задаваемого с помощью компаратора.
Начальный уровень давления воздуха в измерительной камере, а, следовательно, и колебания рабочего давления, не влияют на скорость изменения давления воздуха, которая определяется постоянной времени процесса, зависимой от пневмосопротивления зазора между торцом сопла и поверхностью измеряемой детали. Так как при измерении одной и той же детали скорость изменения давления воздуха в измерительной камере одинакова, одинакова и ширина временного интервала, за который это давление уменьшается на фиксированную величину - от верхнего порогового значения до нижнего. Одинакова также и форма сигнала, отражающего изменение величины давления воздуха на этом временном интервале. Поэтому искомый результат интегрирования сигнала давления при измерении одного и того же размера не зависит от колебаний рабочего давления. Таким образом обеспечивается уменьшение погрешности измерения и повышение точности контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
инт
п
к
На фиг. 1 представлена схема пневмоэлектронного устройства для контроля и сортировки деталей по линейным размерам. На фиг. 2 - временная диаграмма изменения давления p в камере преобразователя давления, напряжения u на выходе интегратора, напряжения u на выходе порогового элемента и напряжения u на выходе компаратора в ходе измерения.
Устройство содержит источник J сжатого воздуха, первичный преобразователь 2 с измерительной камерой 3, сообщенный с ним через двухпозиционный клапан 4, блок 5 управления, преобразователь давления 6, интегратор 7, пороговый элемент 8, компаратор 9, запоминающий элемент 10, коммутирующий элемент 11, цифровой индикатор 12.
Устройство также содержит фильтр 13 со стабилизатором 14 для обеспечения питанием первичного преобразователя 2.
Двухпозиционный клапан 4 в открытом состоянии соединяет источник 1 сжатого воздуха с измерительной камерой 3 первичного преобразователя 2, а в закрытом положении - изолирует измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 от источника 1 сжатого воздуха. Измерительная камера 3 первичного преобразователя 2 соединена также с входом преобразователя давления 6, выход которого соединен с входом интегратора 7, а также с входами порогового элемента 8 и компаратора 9. Выход порогового элемента 8 соединен с управляющим входом интегратора 7, выход которого соединен с входом запоминающего элемента 10. Выход компаратора 9 соединен с управляющим входом запоминающего элемента 10, выход которого соединен с входами коммутирующего элемента 11 и цифрового индикатора 12. Управление двухпозиционным клапаном 4 осуществляется посредством блока 5 управления.
иск
пд
в
н
Формирование информации о принадлежности к той или иной размерной группе осуществляется в результате преобразования сигнала, отражающего уровень давления p в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2, в величину напряжения u на выходе запоминающего элемента 10. Блок 5 управления подает сигнал начала измерения на двухпозиционный клапан 4, переводя его в закрытое состояние и изолируя таким образом измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 от источника 1 сжатого воздуха. Электрический сигнал u преобразователя давления 6, отражающий величину давления в измерительной камере 3, подается на интегратор 7, пороговый элемент 8 и компаратор 9. Пороговый элемент 8 подает разрешающий сигнал на управляющий вход интегратора 7, когда давление p в камере преобразователя давления 6 принимает верхнее пороговое значение p. На выходе интегратора 7 появляется текущее значение суммарного сигнала, которое подается на запоминающий элемент 10. Компаратор 9, по достижении давлением p в измерительной камере 3 нижнего порогового значения p, подает разрешающий сигнал на запоминающий элемент 10, который заносит в память текущее значение напряжения на его входе, т.е. результат интегрирования, и подает его на коммутирующий элемент 11 и цифровой индикатор 12.
Устройство работает следующим образом.
пд
изм
В исходном положении двухпозиционный клапан 4 соединяет источник 1 сжатого воздуха с измерительной камерой 3 первичного преобразователя 2, которая также соединена с камерой преобразователя давления 6. Воздух от источника 1 сжатого воздуха поступает в измерительную камеру 3 и истекает в атмосферу через первичный преобразователь 2. Давление p воздуха в измерительной камере 3 и камере преобразователя давления 6 непрерывно преобразуется преобразователем давления 6 в электрический сигнал u на его выходе, соединенном с интегратором 7, пороговым элементом 8 и компаратором 9. Измеряемая деталь поступает на измерительную позицию. Давление p воздуха в измерительной камере 3 принимает значение p, соответствующее размеру контролируемой детали.
1
2
в
в
п
пд
инт
3
н
н
3
к
иск
инт
При пуске устройства в момент времени t сигнал от блока 5 управления переключает двухпозиционный клапан 4 в позицию, изолирующую измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 от источника 1 сжатого воздуха. При этом сжатый воздух, находящийся в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2 продолжает истекать в атмосферу через первичный преобразователь 2. К моменту времени t давление p в измерительной камере 3 уменьшается до верхнего порогового значения p, которому соответствует уровень u напряжения, задаваемый с помощью порогового элемента 8 при настройке устройства. При этом пороговый элемент 8 формирует на управляющем входе интегратора 7 сигнал u, разрешающий интегрирование. Интегратор 7 начинает интегрировать сигнал u преобразователя давления 6. На выходе интегратора 7 появляется текущий суммарный сигнал u, который подают на вход запоминающего элемента 10. К моменту времени t давление p уменьшается до нижнего порогового значения p, которому соответствует уровень u напряжения, задаваемый компаратором 9 при настройке устройства. В момент времени t компаратор 9 подает на управляющий вход запоминающего элемента 10 сигнал u, разрешающий запись в память запоминающего элемента 10 искомого значения u суммарного сигнала u интегратора 7.
пд
иск
пд
2
3
Скорость изменения давления p в измерительной камере 3, форма сигнала u, отражающего изменение давления p, и, следовательно, результат u интегрирования сигнала u на интервале от t до t зависят от размера измеряемой детали, поскольку воздух из измерительной камеры 3 истекает в атмосферу через измерительный преобразователь 2, пневмосопротивление которого определяется искомым размером детали.
иск
2
3
Таким образом, величина напряжения u, накопленного интегратором 7 за интервал от t до t, записанная в память запоминающего элемента 10, позволяет оценить размер детали. Эта информация подается на коммутирующий элемент 11 и на цифровой индикатор 12.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить точность контроля и сортировки деталей по линейным размерам, не усложняя при этом конструкции устройства.