ВИБРОКОНТАКТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для измерения внутренних и наружных диаметров цилиндрических токопроводящих деталей.
Известно виброконтактное измерительное устройство (см. А.С. СССР №446742, G01B 7/12, 25.10.74), содержащий корпус, измерительный наконечник, выполненный в виде измерительных рычагов, содержащих оси качания и упруго связанных с корпусом, вибратор и узел измерения амплитуды колебаний наконечника.
Недостатком данного устройства является то, что при измерении диаметра детали на выходе магнитоэлектрического датчика формируется синусоидальный электрический сигнал постоянной частоты, амплитудное значение которого определяется с погрешностью отсчетного устройства и с погрешностью вторичного преобразователя, что определяет общую погрешность измерения, тем самым снижая его точность.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является виброконтактное измерительное устройство (см. А.С. СССР №947627, G01B 7/00 G01B 7/28, 15.09.1980), содержащее корпус, вибратор с измерительным наконечником, выполненный в виде двух рамок, охватывающих электромагнит возбуждения колебаний и связанных с корпусом упругими подвесками, причем одна из рамок жестко связана с измерительным наконечником, а вторая - с узлом измерений амплитуды колебаний вибратора, состоящим из катушки индуктивности и постоянного магнита.
Недостатком данного устройства является то, что при измерении размера детали на выходе узла измерения колебаний формируется синусоидальный электрический сигнал постоянной частоты, амплитудное значение которого в силу погрешности датчика определяется вблизи максимума сигнала, что вносит существенную погрешность измерения, тем самым снижая его точность.
Таким образом, в известных устройствах диаметр измеряется по амплитуде колебаний вибратора.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание предлагаемого устройства, впервые позволяющего измерять диаметр цилиндрических токопроводящих деталей по изменяемой в зависимости от измеряемого диаметра частоте автоколебаний, создаваемых вибратором.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является повышение точности измерения диаметров цилиндрических токопроводящих деталей.
Указанный технический результат достигается тем, что виброконтактное измерительное устройство, содержит корпус, вибратор с измерительным наконечником и узел измерения параметров колебаний вибратора, выполненного в виде пневмоцилиндра с диэлектрическим штоком, электропневмораспределителем, счетным триггером и импульсными усилителями, а измерительный наконечник выполнен токопроводящим, закреплен на штоке пневмоцилиндра перпендикулярно его оси и соединен с входом счетного триггера, причем штоковая и бесштоковая полости пневмоцилиндра подключены к источнику сжатого воздуха через электропневмораспределитель, электромагниты которого через импульсные усилители подключены к прямому и инверсному выходам счетного триггера, общий провод которого соединен с измеряемой деталью, а инверсный выход его также подключен к узлу измерения параметров колебаний вибратора, выполненного в виде цифрового частотомера.
Введение в устройство токопроводящего измерительного наконечника, соединенного с входом счетного триггера и закрепленного на диэлектрическом штоке пневмоцилиндра обеспечивает касание поверхности токопроводящей измеряемой детали, подключенной к общему проводу счетного триггера, которое переключает его состояние, в результате чего на одном из выходов формируется единичный сигнал, который через импульсный усилитель поступает на электромагнит электропневмораспределителя, тем самым обеспечивая подачу сжатого воздуха в одну из полостей пневмоцилиндра, что приводит в движение диэлектрический шток и закрепленный на нем наконечник. Касание противоположной поверхности измеряемой детали переключает триггер, в результате чего сигнал формируется на другом выходе, который через импульсный усилитель поступает на другой электромагнит электропневмораспределителя, обеспечивая подачу сжатого воздуха в противоположную полость пневмоцилиндра, что обеспечивает обратное движение штока с наконечником до касания противоположной поверхности измеряемой детали, далее цикл повторяется, тем самым создаются автоколебания, ограниченные диаметром измеряемой детали. С уменьшением диаметра детали при постоянной скорости движения штока пневмоцилиндра уменьшается время его перемещения, тем самым повышается частота переключений триггера, а, следовательно, частота возникающих при этом автоколебаний вибратора. С увеличением диаметра детали при постоянной скорости движения штока пневмоцилиндра увеличивается время его перемещения, тем самым уменьшается частота переключений триггера, а, следовательно, частота возникающих при этом автоколебаний вибратора, которая измеряется цифровым частотомером, соединенным с инверсным выходом счетного триггера, причем измерение переменной величины частоты автоколебаний вибратора позволяет измерять величину измеряемого диаметра детали, пропорциональную частоте автоколебаний вибратора, с высокой точностью. Например, при измерении диаметра отверстия, равного 4 мм, наконечником, имеющим диаметр 3 мм, с частотой колебаний вибратора 10 Гц, погрешность измерения составит 0,01 мкм.
i
i+1
i
На фиг. 1 представлена принципиальная схема виброконтактного измерительного устройства. На фиг. 2 - временные диаграммы работы виброконтактного измерительного устройства при измерении диаметра отверстия D: а сигналы на входе счетного триггера; 6 - сигналы на выходе счетного триггер; в - график периодической функции колебательного движения вибратора с наконечником. На фиг. 3 - То же при Измерении диаметра отверстия D<D. На фиг.4 - принципиальная схема наконечника для измерения внутренних диаметров токопроводящих деталей. На фиг. 5 - То же для измерения наружных диаметров токопроводящих деталей.
Устройство содержит (фиг. 1) корпус 1, вибратор 2 с измерительным наконечником 3 и узел измерения параметров колебаний вибратора 4, выполненного в виде пневмоцилиндра 5 с диэлектрическим штоком 6, электропневмораспределителем 7, счетным триггером 8 и импульсными усилителями 9, а измерительный наконечник 3 выполнен токопроводящим, закреплен на штоке пневмоцилиндра 5 перпендикулярно его оси и соединен с входом счетного триггера 8, причем штоковая и бесштоковая полости пневмоцилиндра 5 подключены к источнику сжатого воздуха через электропневмораспределитель 7, электромагниты которого через импульсные усилители 9 подключены к прямому и инверсному выходам счетного триггера 8, общий провод которого соединен с измеряемой деталью 10, а инверсный выход его также подключен к узлу измерения параметров колебаний вибратора, выполненного в виде цифрового частотомера 4.
n
Для измерения диаметра детали 10, соединенной с общим проводом триггера 8, в нужном сечении корпус 1 с вибратором 2 с измерительным наконечником 3, электропневмораспределителем 5 с диэлектрическим штоком 6 и электропневмораспределителем 7 перемещается вдоль оси измеряемого отверстия, при этом вибратор 2 выполнен в виде пневмоцилиндра 5 с диэлектрическим штоком 6, электропневмораспределителем 7, импульсными усилителями 9 и счетным триггером 8, на вход которого подается напряжение U. В момент касания токопроводящим наконечником 3 поверхности измеряемой токопроводящей детали 10 происходит переключение триггера 8, в результате чего на одном из его выходов формируется единичный сигнал, который через импульсный усилитель 9 поступает на электромагнит электропневмораспределителя 7, тем самым обеспечивая подачу сжатого воздуха в одну из полостей пневмоцилиндра 5, что приводит в движение диэлектрический шток 6 и закрепленный на нем наконечник 3 до момента касания им противоположной поверхности детали. Токопроводящий измерительный наконечник 3, соединенный с входом счетного триггера 8 и закрепленный на диэлектрическом штоке 6 пневмоцилиндра 5 обеспечивает касание противоположной поверхности токопроводящей измеряемой детали 10, подключенной к общему проводу счетного триггера 8, тем самым переключая его состояние на противоположное, в результате чего на одном из выходов формируется единичный сигнал, который через импульсный усилитель 9 поступает на другой электромагнит электропневмораспределителя 7, тем самым обеспечивая подачу сжатого воздуха в другую полость пневмоцилиндра 5, что приводит в движение диэлектрический шток 6 и закрепленный на нем наконечник 3, тем самым создавая автоколебания, ограниченные диаметром измеряемой детали 10. Узел измерения параметров колебаний, выполненный в виде цифрового частотомера 4, соединенного с инверсным выходом счетного триггера 8, служит для измерения переменной величины частоты автоколебаний вибратора 2, что позволит измерять величину контролируемого диаметра детали 10, пропорциональную частоте автоколебаний вибратора 2.
Устройство работает следующим образом.
n
Для измерения диаметра отверстия детали 10 корпус 1 с установленным в нем измерительным наконечником 3 (фиг. 4), закрепленным на диэлектрическом штоке 6 пневмоцилиндра 5, перемещается до однократного касания токопроводящей детали 10 измерительным наконечником 3, после чего наконечник вводится в измеряемое отверстие детали 10, подключенной к общему проводу счетного триггера 8, на вход которого подается напряжения U. В момент касания токопроводящим наконечником 3 поверхности отверстия измеряемой токопроводящей детали 10 происходит переключение триггера 8 (фиг. 2, а), в результате чего на одном из выходов формируется единичный сигнал (фиг. 2, б), который через импульсный усилитель 9 поступает на электромагнит электропневмораспределителя 7, обеспечивая подачу сжатого воздуха в одну из полостей пневмоцилиндра 5, тем самым обеспечивая движение диэлектрического штока 6 с измерительным наконечником 3 до касания им противоположной поверхности контролируемого отверстия детали 10 (фиг. 2, в), которое переключает счетный триггер 8 (фиг. 2, а), в результате чего сигнал с него подается через импульсный усилитель 9 на другой электромагнит электропневмораспределителя 7, обеспечивая подачу сжатого воздуха в другую полость пневмоцилиндра 5. Каждое последующее касание наконечником 3 поверхности отверстия токопроводящей измеряемой детали 10 переключает состояние счетного триггера 8 (фиг. 2, а), в результате чего сигнал с него поочередно подается через импульсные усилители 9 на электромагниты электропневмораспределителя 7 то с прямого, то с инверсного выходов (фиг. 2, б), тем самым обеспечивая подачу воздуха в штоковую и бесштоковую полости пневмоцилиндра 5, обеспечивая возвратно-поступательное движение штока 6 (фиг.2, в), причем корпус 1, содержащий пневмоцилиндр 5 с измерительным наконечником 3 и электропневмораспределителем 7, имеет возможность перемещаться вдоль оси контролируемого отверстия для измерения диаметра отверстия детали 10 в нужном сечении. Таким образом, создаются автоколебания вибратора 2 с измерительным наконечником 3, амплитуда которых равна разности между диаметром отверстия и диаметром наконечника. Параметры автоколебаний регистрируются цифровым частотомером 4, подключенным к инверсному выходу триггера. С уменьшением диаметра детали 10 при постоянной скорости движения штока 6 пневмоцилиндра 5 уменьшается время его перемещения, тем самым повышается частота переключений триггера 8, а, следовательно, частота возникающих при этом автоколебаний вибратора (фиг. 3). С увеличением диаметра детали 10 при постоянной скорости движения штока 6 пневмоцилиндра 5 увеличивается время его перемещения, тем самым уменьшается частота переключений триггера 8, а, следовательно, частота возникающих при этом автоколебаний вибратора (фиг. 2), которая измеряется цифровым частотомером 4, соединенным с инверсным выходом счетного триггера 8, причем измерение переменной величины частоты автоколебаний вибратора 2 позволяет измерять величину измеряемого диаметра детали, пропорциональную частоте автоколебаний вибратора.
Для измерения наружного диаметра используется раздвоенный шариковый наконечник, изображенный на фиг. 5, который расположен в плоскости измеряемого сечения.
Заявляемая полезная модель позволит повысить точность измерения диаметра цилиндрических токопроводящих изделий.