УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРА ДЕТАЛИ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения в широком диапазоне наружных и внутренних размеров деталей и узлов, где требуется высокая точность измерений, например, для деталей различной формы в машиностроительной промышленности.
Известны устройства измерения линейного размера детали с индикацией измерения на электронном табло, например, прибор активного контроля для внутришлифовальных станков БВ-4307 фирмы ОАО «НИИизмерения» или аналог - прибор «Унивар» фирмы «Марпосс» (Италия), имеющий сложное преобразование механической величины в электронную с выводом на экран, ограниченный диапазон измерения от 10 до 200 мм и ценой деления шкалы 1 и 10 мкм (www.micron.ru).
Известный длинномер Аэротест-Р (В.М. Мурашов. Пневматический длинномер высокого давления ротаметрического типа Аэротест-Р // Датчики и системы. №12-2005) имеет следующие недостатки: необходимость выдерживания вертикальной оси трубки ротаметра в угловых пределах для сохранения заданной точности измерения; точность измерения не лучше 0,5-2,5%; крупные габариты до 0,5 м и массу до 5 кг; строгое соблюдение размера конусности трубки ротаметра, например 1:1000, полученной в результате многолетней отработки технологии литья стекла при ее изготовлении; необходимость поддержания прибора в стерильном состоянии, которая осложняется крупными габаритами.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является Устройство измерения размера детали (RU 2397441 С1, 20.08.2010) содержит пневматический измеритель допуска в виде струйного генератора с байпасом и измерительным соплом.
Недостатками известного устройства являются отдельно сформированный байпас индикатора с расположенным в нем дросселем, подключенный входом к линии давления, выходами к дросселю сброса в атмосферу значительно увеличивает габариты устройства, небольшой частотный диапазон измерения.
Техническим результатом является увеличение частоты и диапазона выходного сигнала, уменьшение габаритов устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство измерения размера детали, содержит струйный генератор, индикатор частоты электрических сигналов и измерительное сопло, в котором струйный генератор выполнен в виде струйного аналогового элемента, измерительная цепь которого выделена приемным каналом на пути распространения струи питания генератора, расположенным как средняя точка между двумя дифференциальными приемниками давлений, и который соединен с электрическим датчиком частоты пневматических давлений и измерительным соплом, а байпас выполнен сливными каналами струйного генератора.
Предложенное устройство имеет следующие преимущества:
- частота полезного сигнала выше за счет удвоения частоты в приемном канале при переключении струи питания между двумя дифференциальными приемниками давлений, входящими в линии обратной связи.
- отсутствие дополнительных внешних коммуникационных каналов, т.к. байпас организован внутри через имеющиеся атмосферные сливные каналы струйного элемента, все сформировано на одной пластине. Настроечный дроссель отсутствует.
пр
непр
На чертеже представлено заявленное устройство. Предложенное устройство содержит пневматический струйный генератор 1 с байпасом 2 и измерительным соплом 3, струйный генератор 1 выполнен в виде струйного аналогового элемента 4, измерительная цепь которого выделена приемным каналом 5 на пути распространения струи 6 питания 7 генератора 4, расположенным как средняя точка между двумя дифференциальными приемниками 8, 9 давлений, и который соединен с датчиком и измерительным соплом 3, байпас 2 выполнен сливными каналами 10, 11 и 12, 13, каналы - 14, 15 обратной связи струйного генератора 1, 16 - контролируемая деталь с размером L и его допуском, например, проходной L и непроходной L, 17- электроканал передачи пневмосигнала, 18 - электрический датчик частоты пневматических давлений, 19 - индикатор частоты электрических сигналов.
СГ
Принцип действия устройства основан на изменении расхода воздуха, проходящего через измерительный зазор L между измерительным соплом и поверхностью контролируемой детали. При изменении контролируемого размера изменяется величина измерительного зазора L и расход воздуха через него, что вызывает изменение частоты f выходного сигнала струйного генератора 1.
Например, уменьшение размера L (приближение детали 16 к измерительному соплу 3) приводит к уменьшению расхода через приемный канал 5, увеличению перепада давления между входом в канал 5 (условно постоянный дроссель) и его выходом к детали 16 (переменный дроссель) и уменьшению частоты выходного сигнала. Не потребленная часть расхода приемным каналом 5 проходит в сливные каналы 2 струйного генератора 1.
СГ
СГ
Струйный генератор обладает свойством увеличения частоты колебаний сигналов давления при увеличении расхода воздуха, что позволяет, увеличивая давление или расход воздуха в линии питания струйного генератора, увеличить частоту f и, следовательно, количество импульсов N на 1 деление измеряемого размера, например, N/мм или N/мкм. Увеличенное значение частоты соответствует меньшим линейным значениям размера или допуска контролируемой детали. Таким образом, уменьшается цена деления сигнала частоты и увеличивается точность отсчета размера контролируемой детали. В процессе работы с увеличением измерительного зазора L увеличивается частота f выходного сигнала генератора 1.
0
0
СГ
Устройство работает следующим образом. Воздух из пневмосети через линию стабилизированного питания поступает в канал 7 питания струйного генератора, сформированный в виде струи 6 попадает в камеру взаимодействия струйного генератора 1 и проходит через камеры слива 2 (10, 11 и 12, 13) в атмосферу. Режим генерации обеспечивается приемными каналами 8 и 9, каналами обратной связи 14, 15, через которые сигналы давления поступают в управляющие каналы струйного аналогового элемента 4. Одновременно воздух проходит в канал 8, датчик 18 и к измерительному соплу 3 и выходит в атмосферу через измерительный зазор L. При этом индикатор 19 подключенный через датчик 18 к струйному генератору 1 фиксирует частоту пневмоимпульсов струйного генератора f, определяющих расход воздуха по номинальному размеру L контролируемой детали 16. При работе струйного генератора 1 струя питания 6 переключается между приемными дифференциальными каналами 8 и 9 и по пути переключения в приемном канале 5 вырабатываются сигналы давления удвоенной частоты f по сравнению с частотой f струйного генератора 1 в каналах 14, 15 обратной связи.
0
пр
непр
min
max
непр
1
0
1
x
1
0
0
1
x
min
max
При настройке измерения границ отклонения номинального размера L в виде отклонений (проходной L и непроходной L) и допуска по чертежу фиксируются частотные границы f и f более точным устройством (например, шлифованными размерными плитками). При изменении размера L>L>L контролируемой детали 16 изменяется расход воздуха, протекающего через измерительный зазор L и струйный генератор 1, и в результате фиксируется другая (более высокая) выходная частота f=f, отличная от частоты f, которая соответствует номинальному (нулевому) размеру допуска, т.е. f<f. Если выходная частота f находится в пределах отклонения частот f и f, то, следовательно, в пределах допуска находится контролируемый размер L, и результат измерения которого отмечается заводским ОТК, как размер соответствующий требованию технической документации.
0
min
max
max
min
С помощью механического перемещения сопла 3, а также давлением (расходом) в линии 7 производится регулировка соответственно чувствительности и положения «0» на шкале выходного сигнала по частоте f. Уменьшение зазора L увеличивает расход воздуха по каналам 2 струйного генератора 1 параллельно расходу через измерительное сопло 3. В результате чувствительность измерения на индикаторе 19 уменьшается и величины частот f и f, соответствующие границам допуска (нижняя и верхняя), сближаются, т.е. уменьшается число импульсов (разница частот f-f) между ними.
Таким образом, выявлены такие преимущества предлагаемого устройства, построенного по параллельной схеме, как удвоенная частота выходного пневмосигнала, байпас организован внутри плоской конфигурации струйного элемента,