УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ТОЧЕК СЛОЖНОПРОФИЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЛИННОМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для измерения контуров криволинейной поверхности детали механическими средствами, в частности для контроля точности геометрических параметров детали.
Известно устройство (а.с. СССР №1185055, G01B 5/20, опубл. 1985, Бюл. №38), которое содержит измерительные ролики, смонтированные на поворотных штангах, размещенных в одной плоскости и соединенных с датчиками угловых перемещений. Штанги и датчики установлены на поворотном кольце, на котором также установлены пружины, прижимающие поворотные штанги с роликами к поверхности измеряемой детали, и электромагниты, служащие для раздвижения штанг. Поворотное кольцо закреплено на каретке и имеет возможность поворота на 45 градусов. Каретка установлена на направляющих, и ее положение регистрируется датчиком. Измеряемая деталь опирается одним концом на неподвижную опору, а другим - на подвижную опору. Опоры установлены на направляющих. Гибкий кабель соединяет датчики с преобразующим устройством, которое через кабели соединено с электронно-вычислительной машиной (ЭВМ).
Недостатком известного устройства является то, что в нем, с целью определения центров окружностей, вписанных в круглограммы сечений, измерение производится только по восьми образующим детали. Поэтому данное устройство не позволяет производить измерение координат всех точек контура сечения длинномерной детали и контроль точности изготовления геометрических параметров ее сложнопрофильной поверхности.
Известно также устройство, выбранное в качестве прототипа (а.с. СССР №1310611, G01B 5/20, опубл. 1987, Бюл. №18), которое содержит основание, установленные на нем подвижный и неподвижный базовые узлы, один из которых может перемешаться вдоль прямой, лежащей в плоскости симметрии опорных узлов. На основании находится каретка, которая перемещается по направляющим. С кареткой при помощи шарнира соединен измерительный узел, выполненный в виде базового элемента с кольцевыми направляющими, который в рабочем положении охватывают контролируемую деталь. На кольцевых направляющих установлена каретка с кронштейном и измерительным датчиком, который обеспечивает проведение измерений в радиальном направлении.
Однако в известном устройстве измерение координат точек контура сечения длинномерной детали является трудоемким и производится с большим шагом, что не позволяет использовать его для контроля точности изготовления геометрических параметров сложнопрофильной поверхности, особенно в автоматизированном режиме.
Задачей полезной модели является возможность проведения контроля геометрических параметров сложнопрофильных длинномерных деталей благодаря повышению точности путем измерения координат облака точек всей контролируемой поверхности детали, в том числе и в автоматизированном режиме.
Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для измерения координат точек поверхности деталей, содержащем основание с направляющими для перемещения каретки вдоль детали, установленные на основании два базовых опорных узла, один из которых неподвижный, а другой с возможностью перемещения параллельно направляющим, кольцевой элемент, установленный на каретке в плоскости перпендикулярной направляющим, и датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали, в кольцевом элементе расположено соосно поворотное кольцо с закрепленным на нем датчиком для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали, на кольцевом элементе установлен датчик регистрации углового положения поворотного кольца, а на каретке установлен датчик продольного по отношению к детали положения каретки.
Для повышения точности измерения и плавности перемещения поворотного кольца за счет сбалансированности масс на поворотном кольце напротив датчика для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали может быть установлен противовес с массой равной массе упомянутого датчика. Вместо противовеса для получения указанного эффекта может быть установлен центрально-симметрично второй датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали, что также позволяет ускорить процесс измерения координат облака точек всей контролируемой поверхности детали, либо получать повторные значения радиальных координат точек поверхности детали, что повышает достоверность результатов измерений.
На фиг. 1 показана схема конструктивного выполнения устройства для измерения координат точек сложнопрофильной поверхности длинномерных деталей; на фиг. 2 - вид устройства с радиальным сечением контролируемой детали при использовании одного датчика для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали; на фиг. 3 - вид устройства с радиальным сечением контролируемой детали при использовании одного датчика для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали и противовеса; на фиг. 4 - вид устройства с радиальным сечением контролируемой детали при использовании двух датчиков для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали.
Устройство для измерения координат точек сложнопрофильной поверхности длинномерных деталей содержит основание 1 с направляющими 2 для перемещения каретки 3 вдоль детали 4. На основании 1 установлены неподвижный базовый опорный узел 5 и базовый опорный узел 6 с возможностью перемещения параллельно направляющим 2. Базовые опорные узлы 5 и 6 предназначены для установки детали 4. На каретке 3 в плоскости, перпендикулярной направляющим 2, установлен кольцевой элемент 7, в котором расположено соосно поворотное кольцо 8. На поворотном кольце 8 закреплен датчик 9 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали 4. На кольцевом элементе 7 установлен датчик 10 регистрации углового положения поворотного кольца 8, а на каретке 3 установлен датчик 11 продольного по отношению к детали 4 положения каретки 3. На поворотном кольце 8 напротив датчика 9 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали может быть дополнительно установлен противовес 12 с массой равной массе упомянутого датчика 9. Вместо противовеса 12 может быть также установлен центрально-симметрично второй датчик 13 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали. Датчики 9, 10, 11, 13 соединены с согласующим устройством 14, которое соединено кабелем с персональным компьютером 15. Причем связь датчика 9 осуществляется через соединительное устройство, функцию которого может выполнять токосъемник или беспроводное приемо-передающее устройство.
Устройство работает следующим образом.
Перед установкой контролируемой детали 4 каретку 3 отводят в крайнее положение к неподвижному базовому опорному узлу 5, а базовый опорный узел 6 перемещают параллельно направляющим 2 в положение соответствующее длине контролируемой детали 4 и необходимое для ее установки на оба базовые опорные узла 5 и 6. После закрепления контролируемой детали 4 на базовых опорных узлах 5 и 6 производят измерение координат облака точек всей контролируемой поверхности детали. Для этого перемещают каретку 3 с заданным шагом, замеряемым датчиком 11 продольного по отношению к детали 4 положения каретки 3, и в каждом фиксированном положении каретки 3 производят с помощью датчика 9 регистрацию радиальной координаты точек поверхности детали 4 через заданный угловой шаг, замеряемый датчиком 10 регистрации углового положения поворотного кольца 8. Для сбалансированности масс на поворотном кольце 8 напротив датчика 9 может быть дополнительно установлен противовес 12 с массой равной массе упомянутого датчика 9. При установке вместо противовеса 12 центрально-симметрично к датчику 9 равного по массе второго датчика 13 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали 4 снимаются показания одновременно с обоих датчиков 9 и 13. Все данные, полученные от датчиков 9, 10, 11, 13 передаются через согласующее устройство 14 на персональный компьютер 15, где производится их обработка с помощью программного обеспечения.
Использование поворотного кольца, базирующегося соосно в кольцевом элементе и имеющего возможность вращения на 360 градусов, а также одновременная запись на персональный компьютер данных, полученных от датчика для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали, датчика регистрации углового положения поворотного кольца и датчика продольного по отношению к детали положения каретки позволяет проводить контроль геометрических параметров сложнопрофильных длинномерных деталей, в том числе и в автоматизированном режиме. Благодаря измерению координат облака точек всей контролируемой поверхности детали повышается точность измерений. Установка на поворотном кольце центрально-симметрично напротив датчика для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали противовеса или второго датчика для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали с массой равной массе первого упомянутого датчика также позволяет повысить точность измерения и плавность перемещения поворотного кольца. Кроме того, использование двух датчиков для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали позволяет вдвое ускорить процесс измерения координат облака точек всей контролируемой поверхности детали, либо получать повторные значения радиальных координат точек поверхности детали, что повышает достоверность результатов измерений.