ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И СОРТИРОВКИ ДЕТАЛЕЙ ПО ЛИНЕЙНЫМ РАЗМЕРАМ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Известно пневматическое устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам (см. А.с. СССР №905639, G01B 13/02, 15.02.82), содержащее источник сжатого воздуха, сообщенный с ним преобразователь с измерительной камерой, блок управления и формирования команд, струйный элемент и двухпозиционный клапан.
Данное устройство содержит число управляемых клапанов, соответствующее числу размерных групп. Каждый клапан имеет погрешность включения и с возрастанием числа размерных групп возрастает вероятность попадания детали в несоответствующую размерную группу, то есть снижает снижается надежность операции контроля.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является пневматическое устройство для контроля и сортировки деталей по линейному размеру (см. А.с. СССР №1019239, G01B 13/02, 23.05,83), содержащее источник сжатого воздуха, сообщенные с ним первичный преобразователь, с измерительной камерой, пневматический пороговый элемент, дроссель, двухпозиционный клапан, блок управления, снабженное узлом временного преобразования с пневматической емкостью, связанной с пороговым элементом и двухпозиционным клапаном, один выход которого подключен к измерительной камере первичного преобразователя, а другой через дроссель сообщен с атмосферой, и блоком выбора размерной группы, выполненным в виде последовательно соединенных элемента задержки, вход которого соединен с выходом блока управления, генератора импульсов, управляемого элемента сравнения, управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента, и счетчика циклов, а также подключенных к последнему коммутирующего элемента и цифрового индикатора.
Недостатком данного устройства является то, что пневматический пороговый элемент, входящий в его состав, обладает относительно большой для точных измерений погрешностью переключения выходного сигнала с уровня логического нуля на уровень логической единицы, что влечет за собой возрастание погрешности измерения и может привести к попаданию контролируемой детали в несоответствующую размерную группу, снижая, таким образом, надежность операции контроля.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности и надежности контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является повышение точности и надежности контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Указанный технический результат достигается тем что, в пневматическом устройстве для контроля и сортировки деталей по линейным размерам, содержащем источник сжатого воздуха и сообщенный с ним первичный преобразователь с измерительной камерой, пневматический пороговый элемент, дроссель, двухпозиционный клапан, блок управления, узел временного преобразования с пневматической емкостью, связанной с пневматическим пороговым элементом и двухпозиционным клапаном, блок выбора размерной группы, выполненный в виде последовательно соединенных элемента задержки, генератора импульсов, управляемого элемента сравнения, счетчика циклов, коммутирующего элемента и цифрового индикатора, в пневматическом пороговом элементе мембраны соединены между собой сердечником, выполненным в виде постоянного магнита, оппозитно противоположным торцам которого установлены с возможностью осевого перемещения и фиксации два датчика Холла, выходы которых подключены ко входам компаратора, соединенного с управляющим входом управляемого элемента сравнения, выход которого подключен ко входу счетчика циклов.
На точность измерения существенное влияние оказывает точность определения момента переключения сигнала на входе управляемого элемента сравнения с уровня логического нуля на уровень логической единицы. Переключение сигнала осуществляется при равенстве давлений в камерах, образованных мембранами пневматического порогового элемента, компаратором, который вычисляет разность сигналов датчиков Холла, чувствительных к напряженности магнитного поля, изменяющейся при деформации мембран порогового элемента и перемещении соединяющего их сердечника, выполненного в виде постоянного магнита, происходящих при изменении разности давлений в камерах порогового элемента. Датчики Холла подключены по дифференциальной схеме, которая позволяет компенсировать погрешности, вносимые внешней средой, например, нестабильностью питания, и обладают высокой чувствительностью, позволяя регистрировать положение сердечника порогового элемента с высокой точностью. Благодаря этому уменьшается погрешность, вносимая во временное преобразование разбросом времени переключения сигнала на выходе компаратора с уровня логического нуля на уровень логической единицы, и повышаются точность и надежность измерения линейных размеров деталей.
На фиг.1 представлено пневматическое устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам. На фиг.2 - временная диаграмма изменения давления Р в управляющей камере пневматического порогового элемента и напряжения U на входе счетчика циклов в ходе измерения.
Устройство содержит источник 1 сжатого воздуха, сообщенные с ним первичный преобразователь 2 с измерительной камерой 3, пневматический пороговый элемент 4, мембраны 5 которого образуют управляющую и вспомогательную камеры и соединены между собой сердечником 6,выполненным в виде постоянного магнита, оппозитно противоположным торцам которого установлены с возможностью осевого перемещения и фиксации два датчика Холла 7, а так же дроссель 8, двухпозиционный клапан 9, блок 10 управления, узел временного преобразования с пневматической емкостью 11, которая связана с пороговым элементом 4 и двухпозиционным клапаном 9, один выход которого подключен к измерительной камере 3 первичного преобразователя 2, а второй выход через дроссель 8 сообщен с атмосферой, и блок выбора размерной группы, выполненный в виде последовательно соединенных элемента 12 задержки, вход которого соединен с выходом блока 10 управления, генератора 13 импульсов, управляемого элемента 14 сравнения, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 15, входы которого соединены с выходами датчиков 7 Холла, и счетчика 16 циклов, к которому подключены коммутирующий элемент 17 и цифровой индикатор 18. Устройство также содержит дроссельный делитель 19 для настройки порогового элемента 4, фильтры 20 со стабилизаторами 21 для питания измерительной оснастки и порогового элемента 4.
Двухпозиционный клапан 9 соединяет емкость 11 и управляющую камеру порогового элемента 4 с измерительной камерой 3 первичного преобразователя 2, либо через дроссель 8 с атмосферой. Управление двухпозиционным клапаном 9 осуществляется блоком 10 управления.
Преобразование сигнала от первичного преобразователя 2 в интервал времени и формирование информации о принадлежности к той или иной размерной группе осуществляется в блоке выбора размерной группы, в котором элемент 12 задержки включается блоком 10 управления после установки детали на измерительную позицию автоматически или вручную. Элемент 12 задержки подает сигнал на включение генератора 13 импульсов. Импульсы, формируемые генератором 13, через управляемый элемент 14 сравнения при наличии разрешающего сигнала на управляющем входе последнего поступают на счетчик 16 циклов, с которого информация поступает либо на коммутирующий элемент 17, либо на цифровой индикатор 18 в зависимости от задачи, решаемой устройством.
Устройство работает следующим образом.
изм
изм
После установки детали на измерительную позицию в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2 устанавливается давление, соответствующее контролируемому размеру. В исходном положении двухпозиционный клапан 9 соединяет измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 с управляющей камерой пневматического порогового элемента 4 и с пневматической емкостью 11. В емкости 11 и управляющей камере пневматического порогового элемента 4 устанавливается давление, равное величине измерительного давления Р. Минимального давления Р достаточно, чтобы мембраны 5 пневматического порогового элемента 4 сместили сердечник 6 в сторону вспомогательной камеры и разность сигналов от датчиков 7 Холла, подаваемых на компаратор 15, приняла некоторое значение, большее нуля, формируя на выходе компаратора 15 разрешающий сигнал.
изм
с
с
изм
с
зад
зад
1
с
1
с
При пуске устройства в работу сигнал с блока 10 управления переключает двухпозиционный клапан 9 в позицию, при которой воздух, находящийся в управляющей камере пневматического порогового элемента 4 и в пневматической емкости 11, начинает стравливаться через дроссель 8 в атмосферу. Давление в управляющей камере пневматического порогового элемента 4 уменьшается от Р до Р. Величина Р соответствует давлению во вспомогательной камере пневматического порогового элемента 4, постоянному на протяжении периода измерения и устанавливаемому с помощью дроссельного делителя 19. В зависимости от величины измерительного давления Р время, за которое давление в управляющей камере пневматического порогового элемента 4 достигает величины Р, различно. Одновременно с подачей сигнала на двухпозиционный клапан 9 блок 10 управления подает сигнал на элемент 12 задержки, который через определенный интервал времени t подает сигнал на включение генератора 13 импульсов, который начинает выдавать импульсы заданной длительности. Интервал времени задержки t устанавливается равным времени, необходимому для изменения давления в пневматической емкости 11 и в управляющей камере порогового элемента 4 от P до Р. Величина P соответствует давлению в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2 при установке на измерительную позицию детали размером, равным границе между нулевой и первой размерными группами. При наличии на управляющем входе управляемого элемента 14 сравнения разрешающего сигнала от компаратора 15 импульсы от генератора 13 импульсов проходят через управляемый элемент 14 сравнения на счетчик 16 циклов. В момент достижения давлением в управляющей камере пневматического порогового элемента 4 величины Р сердечник 6 занимает среднее положение, при котором разность сигналов от датчиков 7 Холла, поступающих на компаратор 15, принимает нулевое значение, формируя на выходе компаратора 15 и, соответственно, на управляющем входе управляемого элемента 14 сравнения запрещающий сигнал, и импульсы от генератора 13 импульсов на счетчик 16 циклов не проходят.
Таким образом, количество импульсов, поступающих на счетчик 16 циклов за период измерения, соответствует размерной группе, которой принадлежит деталь. Эта информация подается либо на коммутирующий элемент 17, либо на цифровой индикатор 18.
Настройка среднего (нулевого) положения сердечника 6 пневматического порогового элемента 4 осуществляется за счет осевого перемещения и фиксации каждого из датчиков 7 Холла, например, с помощью юстировочных винтов.