Головка для допускового контроля размеров

Предлагаемая полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для допускового контроля размеров в координатно-измерительных машинах, контрольно-сортировочных автоматах и в системах активного контроля размеров в машиностроении.
Контрольные головки, аналогичные предлагаемой, известны. К ним относятся, в частности, двухпредельные контактные устройства, описанные в книге Н.Н. Маркова и др. «Электроконтактные датчики для линейных измерений. М.: Машиностроение, 1969» на стр. 12-17, 37. Основными элементами в них являются настраиваемые злектроконтактные датчики, взаимодействующие с коромыслом, соединенным с измерительным штоком. Датчики настраиваются на границы допуска. При линейном перемещении штока (он обычно кинематически связывается с коромыслом через реечную передачу или пару трения) коромысло замыкает тот или иной электрический контакт, в результате чего головка подает сигнал о переходе контролируемого размера через верхнюю или нижнюю границу допуска.
Электроконтактные контрольные головки довольно просты, однако из-за эрозионного износа и окисления входящих в них датчиков, имеют недостаточно высокую долговечность. Во избежание существенных погрешностей контроля их нужно довольно часто подвергать техническому обслуживанию и даже ремонту.
Отмеченного недостатка лишена головка для допускового контроля размеров, защищенная авторским свидетельством СССР №1599646, кл. 5 G01B 7/02, 1990, принятая нами за прототип. Эта головка построена на двух бесконтактных автогенераторных датчиках. Такие датчики практически не изнашиваются, а потому головка с их применением обладает намного более высокой долговечностью и надежностью. Указанная головка содержит цилиндрический корпус, выполненный в виде стакана, в донную часть которого параллельно друг другу ввинчены два бесконтактных автогенераторных пороговых датчика, зафиксированных гайками и закрытых кожухом. В корпусе установлена с возможностью поворота вокруг своей оси цилиндрическая гильза, к внутренней стенке которой прикреплены свободными концами плоские пружины. На этих пружинах установлен измерительный шток с наконечником. На другом конце штока закреплена перпендикулярно его оси поворотная электропроводная пластина в виде диска с секторным вырезом. Гильза прикреплена к червячному колесу, а в корпусе размещен червяк, взаимодействующий с этим колесом. Для предотвращения самопроизвольного осевого смещения и поворота гильза фиксирована относительно корпуса накидной гайкой.
Перед проведением измерений торцевые (активные) поверхности пороговых датчиков располагают в одной плоскости, таким образом, чтобы при полном перекрытии их диском оба пороговых датчика срабатывали при одном и том же зазоре между датчиками и диском. Далее производится настройка головки на контролируемый допуск. Для этого с помощью червячной пары поворачивают гильзу, уменьшая перекрытие активной поверхности одного из пороговых датчиков диском. Благодаря этому зазор, при котором будет срабатывать датчик с меньшим перекрытием его активной поверхности, увеличивается. С помощью эталонной детали этот зазор устанавливается таким, что разница между первоначальным зазором, при котором по-прежнему будет происходить срабатывание датчика с полным перекрытием его активной поверхности, и увеличенным зазором, при котором происходит срабатывание настроенного датчика, равнялась ширине поля контролируемого допуска. При проведении контроля головку устанавливают в положение, при котором порог срабатывания одного из датчиков совпадает с верхней границей допуска, а порог срабатывания другого датчика с нижней его границей. Если в процессе контроля окажется, что размер детали не превышает нижнего допустимого предела, ни один из датчиков не срабатывает. В случае, если размер контролируемой детали превысит верхний допустимый предел, сработают оба датчика. Один из датчиков сработает лишь в том случае, если размер лежит в пределах допуска.
Так как автогенераторные датчики являются бесконтактными, и для их настройки производится перемещение электропроводного диска, а не их самих, исключается перекрутка подходящих к датчикам проводов, что повышает надежность головки. Вместе с тем длительная эксплуатация контрольной головки-прототипа показывает, что ее надежность все же оставляет желать лучшего. Из-за того, что плоские пружины при многократном использовании головки испытывают циклические нагрузки, они хотя и немного, но все-таки пластически деформируются, а это снижает точность контроля. Уменьшает точность и наличие значительного числа сопряжений деталей головки: при длительной работе головки в этих сопряжениях возникает износ. И хотя он тоже небольшой, но на результатах контроля сказывается.
В связи с изложенным при разработке предлагаемой головки ставилась задача повышения ее надежности по сравнению с прототипом.
Достигается решение поставленной задачи за счет того, что головка для допускового контроля размеров, содержащая корпус, установленную в нем поворотную электропроводную пластину с закрепленным на ней измерительным штоком и два автогенераторных пороговых датчика, размещенных в корпусе параллельно друг другу с возможностью взаимодействия с пластиной, отличается от прототипа тем, что пластина выполнена прямоугольной, установлена с возможностью поворота относительно оси, расположенной в плоскости, поперечной пластине и одновременно в плоскости, параллельной торцам датчиков, датчики размещены вдоль пластины, причем один из них установлен с возможностью перемещения параллельно оси поворота пластины и фиксации его положения.
На фиг. 1 показана головка в сечении, параллельном осям датчиков, на фиг. 2 - ее вид А.
Головка содержит корпус 1, установленную в нем поворотную электропроводную пластину с закрепленным на ней измерительным штоком 3 и два автогенераторных пороговых датчика 4 и 5, размещенных в корпусе 1 параллельно друг другу с возможностью взаимодействия с пластиной 2. Пластина выполнена прямоугольной, установлена с возможностью поворота относительно оси, расположенной в плоскости, поперечной пластине 2, и одновременно в плоскости, параллельной торцам датчиков 4 и 5. Датчики размещены вдоль пластины, причем один из них (датчик 5) установлен с возможностью перемещения параллельно оси поворота пластины 2 и фиксации его положения. Ось, относительно которой может поворачиваться пластина 2, создана с помощью двух центров 6 и 7, расположенных в корпусе 1, а возможность перемещения датчика 5 параллельно оси поворота пластины обеспечена путем установки на него втулки 8 с гладкой наружной поверхностью и размещения его в продолговатом отверстии 9, выполненном в корпусе 1 в направлении, поперечном пластине 2. Фиксация же датчика 5 в положении, достигнутом после его перемещения, обеспечивается двумя винтами 10 и 11 с контргайками и гайками 12 и 13. Аналогично гайкой 14 фиксируется датчик 4 при сборке головки (она выполняет функции контргайки, поскольку датчики 4 и 5 изготавливаются с наружной резьбой. Следует отметить, что в корпусе головки имеется еще винт 15 с пружиной 16, однако он играет роль ограничителя хода пластины 2 и в контроле, производимом головкой, не участвует.
Перед проведением контроля торцевые (активные) поверхности пороговых датчиков 4 и 5 располагают в корпусе 16 в одной плоскости, таким образом, чтобы при полном перекрытии их пластиной 2 оба датчика срабатывали при одном и том же зазоре между датчиками и пластиной. Далее производится настройка головки на контролируемый допуск. Для этого, ослабив гайки 12 и 13, винтами 10 и 11 перемещают датчик 5 в отверстии 9, уменьшая перекрытие активной поверхности порогового датчика 5 пластиной 2. Благодаря этому зазор, при котором будет срабатывать датчик с меньшим перекрытием его активной поверхности, увеличивается. С помощью эталонной детали этот зазор устанавливается таким, что разница между первоначальным зазором, при котором по-прежнему будет происходить срабатывание датчика с полным перекрытием его активной поверхности, и увеличенным зазором, при котором происходит срабатывание настроенного датчика, равнялась ширине поля контролируемого допуска. После настройки гайки 12 и 13 затягивают, а винты 10 и 11 фиксируют контргайками. При проведении контроля головку устанавливают в положение, при котором порог срабатывания одного из датчиков совпадает с верхней границей допуска, а порог срабатывания другого датчика с нижней его границей. Если в процессе контроля (взаимодействия штока 3 с контролируемой деталью) окажется, что размер детали не превышает нижнего допустимого предела, ни один из датчиков не срабатывает. В случае, если размер контролируемой детали превысит верхний допустимый предел, сработают оба датчика. Один из датчиков сработает лишь в том случае, если размер лежит в пределах допуска.
Техническим результатом предложения является повышение надежности на 35-37% по сравнению с прототипом, что является следствием почти полного исключения из конструкции сопряженных элементов, подверженных износу. Исключением является только центры 6 и 7, но они по мере изнашивания легко могут быть подрегулированы, а в случае достижения предельного износа без затруднений и существенных затрат могут быть заменены.