Устройство для весового контроля деталей

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и, в частности, к устройствам весового контроля цилиндрических деталей типа заготовок поршневых пальцев автомобильных двигателей.
В настоящее время устройства аналогичного назначения известны. К ним относятся, например, «Устройство для сортировки деталей по массе», защищенное авторским свидетельством СССР №1378936 (1988, Бюл. №9), разработанное А.С. Щербой, В.С. Капитоновым и др.
Это устройство содержит прямоугольную раму, имеющую возможность возвратно-поступательного перемещения. Поперек рамы установлены два вальца ромбовидной формы, центры тяжести которых расположены ниже их осей вращения. На основании устройства размещены Г-образные кронштейны с упорами, причем так, что последние имеют возможность взаимодействовать с верхними ребрами вальцев, когда рама находится относительно основания в крайних положениях. Когда рама находится в среднем положении, между вальцами укладывается контролируемая деталь. Если её масса (вес) больше некоторого граничного значения, то вальцы проворачиваются и деталь падает вниз между ними, направляясь в отсек «годные». Если деталь имеет массу меньше граничного значения, то вальцы не проворачиваются, раме придается движение в одну или другую сторону, один из вальцев взаимодействует с одним из упоров и деталь падает вниз, в один из отсеков, расположенных под упорами, что означает, что они «негодные».
Рассмотренное устройство не содержит сложных электронных элементов, поскольку привод возвратно-поступательного перемещения рамы довольно прост (элементы электропитания двигателя и кривошипно-рычажный механизм). Однако у него есть существенные недостатки: первый из них - контроль деталей по признаку «больше-меньше», что не всегда достаточно. Когда, например, требуется весовой контроль деталей типа заготовок поршневых пальцев, то их нужно контролировать по признакам «брак ,,+”», «годные», «брак ,,-’’». «Брак ,,-’’» идет на переработку под другой типоразмер заготовок или на переплавку, «брак ,,+’’» - на токарную механообработку, «годные» подаются на холодно-высадочные автоматы для получения поршневых пальцев в черновом виде (затем они шлифуются и получаются в чистовом виде). Кроме того, даже контроль по признаку «больше-меньше» устройство по авторскому свидетельству №1378936 обеспечивает очень неточно. Проворот вальцев зависит от трения в их опорах, но оно весьма непостоянно из-за возможных загрязнений, несвоевременной смазки, температуры смазки и т.п.
Отмеченных недостатков в значительной степени лишено устройство весового контроля деталей, описанное в книге Я.Л. Либермана и В.В. Кувшинского «Контрольно-сортировочные автоматы. - М.: Машиностроение, 1983» на стр. 80-81 (рис.80, б). Указанное устройство, принятое нами за прототип, состоит из коромысловых весов (коромысла, установленного на призме), которые для повышения производительности устройства снабжены электромагнитным демпфером (с его же помощью производится и фиксация коромысла в момент загрузки на весы контролируемой детали). Демпфер связан с одним плечом коромысла. На другом плече коромысла, на его верхней поверхности, установлена еще одна призма - для базирования контролируемой детали. На нижней поверхности этого же плеча коромысла размещен опорный элемент (пластина) пневмощупа, которым измеряется смещение коромысла от исходного положения. Пневмощуп передает сигнал на пневмоэлектроконтактный датчик, затем в электронную схему устройства, построенную на двух пороговых подсхемах, и далее – на исполнительные электромагниты. Последние уже могут направить проконтролированную деталь в соответствующий отсек устройства («брак ,,+’’», «годные», «брак ,,-’’»).
Устройство – прототип существенно точнее аналога по авторскому свидетельству №1378936, но имеет свои недостатки. Главный из них – не всегда достаточно высокая технологическая надёжность (см. книгу Я.Л. Либермана «Повышение технологической надёжности контрольно-сортировочных автоматов. – Свердловск: Изд. УрГУ, 1990»), что выражается в точностных отказах устройства, вызванных непостоянством усилия контакта пневмощупа с опорной пластиной, и аппаратурными отказами пневмоэлектроконтактного преобразователя и сложной электронной схемы.
Проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение технологической надёжности устройства – прототипа.
Технически сформулированная проблема решается за счет того, что устройство для весового контроля и сортировки деталей, состоящее из основания, первой призмы, закреплённой на основании, двуплечего коромысла, установленного на первой призме, электромагнитного демпфера, связанного с первым плечом коромысла, и второй призмы, закреплённой на верхней поверхности второго плеча коромысла, отличается от прототипа тем, что оно снабжено двумя вертикально расположенными автогенераторными датчиками, размещёнными на основании параллельно друг другу и перпендикулярно нижней поверхности второго плеча коромысла с зазором между этой поверхностью и активными поверхностями датчиков, при этом датчики установлены с возможностью перемещения  в направлении коромысла и в направлении, параллельном нижней поверхности его второго плеча, а последняя выполнена из двух половин, одна из которых состоит из ферромагнетика, а другая – из диамагнетика.
На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого устройства (в плоскости А-А); на фиг. 2 – поперечный разрез (в плоскости Б-Б).
Устройство состоит из основания 1, первой призмы 2, закреплённой на основании, двуплечего коромысла 3, установленного на первой призме, электромагнитного демпфера 4, связанного с первым плечом 5 коромысла 3, и второй призмы 6, закреплённой на верхней поверхности второго плеча 7 коромысла 3. Оно снабжено двумя вертикально расположенными автогенераторными датчиками типа BES 8 и 9, размещёнными на основании 1 параллельно друг другу и перпендикулярно нижней поверхности 10 второго плеча 7 коромысла 3 с зазором между этой поверхностью и активными поверхностями датчиков 8 и 9. Датчики 8 и 9 установлены с возможностью перемещения в направлении коромысла 3 и в направлении, параллельном нижней поверхности 10 его второго плеча 7. Последняя выполнена из двух половин 11 и 12, первая из которых выполнена из ферромагнетика, а вторая – из диамагнетика (приклеена).
Для осуществления возможности перемещения датчики 8 и 9 снабжены гайками 13 и 14, 15 и 16, навинченными на их корпуса, и болтами 17 и 18, упирающимися в них перпендикулярно их осям. В основании же 1 для размещения датчиков выполнены овальные отверстия, в которых датчики и находятся.
Перед практическим применением устройства оно должно быть настроено. Для этого используются особенности работы автогенераторных датчиков типа BES (см. книгу «Я.Л. Либерман. Системы мониторинга для металлорежущих станков. Екатеринбург: УГТУ, 2000», стр. 12, рис. 4, б). Эти особенности состоят в том, что при взаимодействии плоского экрана с активной поверхностью датчика (стр. 10, рис. 3 в указанной книге) датчик срабатывает (выдаёт релейный сигнал) при определённом зазоре между экраном и датчиком (У) и определённом перекрытии активной поверхности датчика экраном (Х). При этом срабатывание зависит и от того, из какого материала изготовлен экран. Так, если экран ферромагнитный (в частности, стальной), то при полном перекрытии активной поверхности датчика экраном он срабатывает при зазоре 4,5 мм. При уменьшении перекрытия зазор, обеспечивающий срабатывание, уменьшается. Если экран диамагнитный (в частности дюралевый), то срабатывание датчика, например, при перекрытии его активной поверхности примерно на 60 % происходит при зазоре 2,0 мм. При уменьшении перекрытия зазор также уменьшается.
В связи с изложенным устройство настраивают следующим образом.
Берут эталонную деталь, имеющую массу, соответствующую её нижней допускаемой границе, и укладывают на призму 6. Затем с помощью гаек 13 и 14 и болта 17 датчик 8 перемещают относительно элемента 11 устройства в положение, при котором он срабатывает. После этого берут эталонную деталь, имеющую массу, соответствующую её верхней допускаемой границе и укладывают её на призму 6 вместо предыдущей детали. Далее с помощью гаек 15 и 16 и болта 18 перемещают датчик 9 относительно элемента 12 устройства в положение, при котором срабатывает этот датчик.
Завершив настройку, устройство уже можно эксплуатировать. Для этого на призму 6 последовательно одну за другой устанавливают контролируемые детали. После установки каждой детали по истечении времени, необходимого для прекращения колебаний коромысла 3, производят опрос датчиков 8 и 9. Если оказывается, что не сработал ни один датчик, то деталь далее может быть направлена в отсек «брак ,,-’’». Если сработал датчик 8, но не сработал датчик 9, то деталь далее может быть направлена в отсек «годные». Если сработали оба датчика 8 и 9, то деталь должна быть направлена в отсек «брак ,,+’’».
Предлагаемое устройство не требует сложной электронной схемы, пневмоэлектроконтактного преобразователя и пневмощупа, взаимодействующего с коромыслом устройства контактным способом. Это повышает точностную надёжность контроля, и при его использовании повышает аппаратурную надёжность.
В конечном итоге, предлагаемая полезная модель создает технический результат, выражающийся в повышении технологической надёжности устройства контроля.