СТЕРЖНЕВОЙ ВИБРОГЕНЕРАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ROD VIBROGENERATING CONVERTER

Изобретение относится к измерительной технике в технологии металлов и используется в качестве первичного преобразователя для контроля размерных параметров деталей в технологических процессах обработки заготовок на металлорежущих станках.
Известно виброконтактное измерительное устройство по а.с. №446742, кл. G01B 7/12, в котором измерительные рычаги упруго связаны с корпусом посредством витых пружин. Использование витых пружин не обеспечивает необходимых метрологических характеристик вследствие наличия люфта на оси, посаженной на подшипник качения, и перемещения одного конца витой пружины относительно другого в направлении, перпендикулярном рабочему движению измерительного рычага.
Известен виброгенераторный преобразователь по патенту на изобретение №2270415 от 20.02.2006 г. Недостатком данной конструкции является установка датчика в определенное положение относительно технологического перемещения деталей при их контроле и невыполнение принципа Аббе, то есть нерасположения на одной прямой линий измерения и передачи измерительного импульса. В нашем случае электромагнитное усилие, направленное не по оси штока, создает момент, отклоняющий шток в зависимости от плеча между штоком и электромагнитным усилием.
Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности виброгенераторного преобразователя за счет снижения усталостной нагрузки, воспринимаемой упругими элементами подвески измерительного стержня, придания универсальности расположения преобразователя относительно технологического перемещения контролируемой поверхности.
Задача решается тем, что виброгенераторный преобразователь содержит корпус, установленные в нем аксиально оси измерительного стержня каркас и катушку, возбудитель колебаний, состоящий из якоря, каркаса и катушки, основание, измерительный стержень с наконечником, прикрепленный к корпусу четырьмя (или восемью) упругими элементами. Упругие элементы выполнены S-образной формы, что позволяет максимально рассредоточить нагрузку по поверхности упругих элементов.
На фиг.1 изображена предложенная конструкция стержневого виброгенераторного преобразователя в разрезе.
Стержневой виброгенераторный преобразователь (фиг.1) содержит корпус 1, прикрепленное к корпусу основание 2, виброгенератор 3, возбудитель колебаний 4, упругие элементы верхний 5 и нижний 6, измерительный стержень 7 с наконечником 8.
Виброгенераторный преобразователь работает следующим образом. При подаче питающего напряжения на катушку возбудителя колебаний 4 измерительный стержень 7 и жестко связанный с ним якорь возбудителя колебаний 4 через упругие элементы 5 и 6 приводятся в колебательное движение. В катушке виброгенератора 3 индуцируется ЭДС, пропорциональная изменению скорости магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом виброгенератора.
При проведении измерений размеров обрабатываемых деталей измерительный стержень контактирует с измеряемой поверхностью, и в зависимости от изменения размеров деталей изменяется амплитуда колебаний измерительного стержня и якоря виброгенератора, при этом в катушке виброгенератора индуцируется ЭДС, пропорциональная амплитуде колебаний, что регистрируется любым отсчетным устройством (на чертеже не показан).
При работе преобразователя, то есть при колебательном движении измерительного стержня, наиболее нагруженными деталями являются упругие элементы 5 и 6. Выполнение их S-образной формы позволяет перераспределить нагрузку равномерно по всей длине элемента. Такая форма подвески максимально демпфирует удары измерительного наконечника о кромки контролируемых деталей. Это снижает усталостную нагрузку, действующую на упругие элементы, что повышает надежность и долговечность работы виброгенераторного преобразователя.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемый преобразователь отличается от прототипа тем, что упругие элементы выполнены S-образными. Притом в каждом из двух узлов упругих элементов может быть по два под углом 180° или по четыре под углом 90°. Расположение осей возбудителя колебаний, виброгенератора и измерительного стержня по одной оси к контролируемой поверхности позволяет выполнить классический принцип Аббе.
Таким образом, заявляемый стержневой виброгенераторный преобразователь соответствует критерию изобретения "НОВИЗНА". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области техники не выявило в них признаков, отличающих заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "СУЩЕСТВЕННЫЕ ОТЛИЧИЯ".
Промышленная эксплуатация систем активного контроля с использованием разработанного стержневого виброгенераторного преобразователя показала высокую надежность и работоспособность датчика, а эксплуатация всей измерительной системы в комплексе (датчик + отсчетно-командный блок + система управления станком + изготовляемая деталь) обеспечила повышение точности обработки на 15-18% за счет демпфирования ударов кромок контролируемых деталей, проходящих под измерительным наконечником, разработанной и предложенной пружинной подвеской.