ВИБРОГЕНЕРАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

Предложение относится к измерительной технике в технологии машиностроения и предназначено для использования в качестве первичного преобразователя линейных размеров в электрические сигналы при контроле размерных параметров деталей.
Виброгенераторные преобразователи линейных размеров известны, например, из источников: Активный контроль в машиностроении, под. ред. Е.И.Педя, М., Машиностроение, 1978, с.308-309 (1);
пат. РФ №2270415 G01В 7/00, 2006 (2).
Для указания наиболее близкого аналога можно выбрать виброгенераторный преобразователь по источнику (1), Он содержит корпус, возбудитель колебаний с раскачивающим электромагнитом (с.309, рис.14, поз, 16) и якорем (поз.14), измерительный шток (поз.19), прикрепленный к корпусу посредством упругих элементов (поз.2 и 8) и виброгенератор с якорем (поз.17). Якорь возбудителя колебаний жестко связан с измерительным штоком и расположен над раскачивающим электромагнитом, обмотка катушки которого подключена к источнику переменного тока. Якорь виброгенератора также жестко закреплен на измерительном штоке.
Измерительному штоку сообщаются колебательные движения с помощью возбудителя колебаний. При колебаниях измерительного штока и якоря в виброгенераторе индуцируется ЭДС, которая изменяется при изменении амплитуды колебаний измерительного штока в процессе снятия припуска обрабатываемой поверхности.
Однако долговечность работы известного виброгенераторного преобразователя недостаточна, в виду его поломки из-за ударов измерительного штока о кромки контролируемых деталей.
Кроме того, в известном устройстве отсутствует возможность автоматической настройки заданной амплитуды колебаний измерительного штока. Для установки амплитуды колебаний измерительного штока служит специальное устройство (рис.13, с.308, поз.18, 19, а также непоказанные на фиг.14 пазы в кронштейне 15 и винты). Это усложняет конструкцию и настройку виброгенераторного преобразователя, требует остановки и прерывания процесса измерения линейных размеров деталей.
Предложение направлено на создание надежного и удобного в эксплуатации виброгенераторного преобразователя.
Технический результат, который достигается при использовании патентуемого технического решения, состоит в повышении его долговечности за счет уменьшения влияния ударов измерительного штока о кромки измеряемых деталей. Дополнительным техническим результатом является упрощение конструкции и настройки виброгенераторного преобразователя на заданную амплитуду колебаний измерительного штока путем обеспечения автоматической настройки.
Для повышения его долговечности за счет уменьшения влияния ударов измерительного штока о кромки измеряемых деталей возбудитель колебаний снабжен дополнительным электромагнитом, установленным противоположно раскачивающему электромагниту так, что якорь возбудителя колебаний расположен между этими электромагнитами, при этом дополнительный электромагнит подключен к источнику постоянного тока.
При наличии указанного дополнительного электромагнита появляется возможность притягивать к нему якорь возбудителя колебаний независимо от раскачивающего электромагнита и обеспечивать тем самым автоматическое арретирование (перемещение) измерительного штока. Это позволяет избежать или значительно снизить влияние ударов измерительного штока о кромки измеряемых деталей, что способствует долговечности устройства.
Согласно п.2 формулы раскачивающий электромагнит имеет катушку с дополнительной обмоткой, подключенной к источнику постоянного тока.
При таком выполнении якорь возбудителя колебаний располагается между электромагнитами, подключенными к источникам постоянного тока, что демпфирует удары измерительного штока о кромки деталей, уменьшая вероятность поломки виброгенераторного преобразователя и способствуя его более длительной работе.
Кроме того, при выполнении виброгенераторного преобразователя по п.2 формулы достигается возможность автоматической настройки амплитуды колебаний измерительного штока в зависимости от припуска контролируемой детали за счет регулирования постоянного тока в электромагнитах возбудителя колебаний.
Патентуемый виброгенераторный преобразователь поясняется примером выполнения; на фиг. чертежа показан его общий вид в разрезе.
Виброгенераторный преобразователь линейных размеров содержит корпус 1, измерительный шток 2, прикрепленный к корпусу посредством упругих элементов 3, возбудитель колебаний, имеющий два противоположно установленных электромагнита: раскачивающий электромагнит 4 и дополнительный электромагнит 5 и якорь 6, расположенный между этими электромагнитами и жестко связанный с измерительным штоком с помощью хомута 7, и виброгенератор 8, якорь которого конструктивно выполнен за одно целое с якорем 6 возбудителя колебаний. Из чертежа видно, что раскачивающий электромагнит 4 расположен под якорем 6, а дополнительный электромагнит - над якорем 6.
Раскачивающий электромагнит 4 имеет катушку с двумя обмотками. Одна обмотка подключена к источнику переменного тока и служит для создания колебательного движения измерительного штока. Вторая, дополнительная, обмотка катушки раскачивающего электромагнита 4 подключена к источнику постоянного тока.
Дополнительный электромагнит 5 имеет катушку с одной обмоткой, которая подключена к источнику постоянного тока.
Виброгенераторный преобразователь линейных размеров работает следующим образом. При подаче питающего напряжения переменного тока на обмотку катушки раскачивающего электромагнита 4 измерительный шток 2 и жестко связанный с ним якорь 6 через упругие элементы 3 приводится в колебательные движения с заданной одинаковой амплитудой. В катушке виброгенератора 8 индуцируется ЭДС, пропорциональная изменению скорости магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом, установленным в виброгенераторе.
При проведении измерений линейных размеров обрабатываемых деталей измерительный шток контактирует своим наконечником с измеряемой поверхностью. В зависимости от изменения размера детали изменяется и амплитуда колебаний измерительного штока и якоря. Изменение амплитуды колебаний якоря приводит к изменению индуцируемой в виброгенераторе ЭДС, что регистрируется каким-либо отсчетным устройством (на чертеже не показано).
Для избежания удара измерительного штока о кромку измеряемой детали на обмотку катушки дополнительного электромагнита 5 подается постоянный ток. Якорь притягивается к электромагниту 5 и удерживается им, а измерительный шток поднимается (арретируется) вверх относительно детали, что уменьшает влияние ударов на долговечность виброгенераторного преобразователя.
Этому способствует также демпфирование ударов при движении измерительного штока в колебательном режиме, когда одновременно подается постоянный ток в дополнительный электромагнит 5 и в дополнительную обмотку катушки раскачивающего электромагнита 4 возбудителя колебаний.
При настройке виброгенератора на заданную амплитуду колебаний измерительного штока в зависимости от припуска контролируемой детали
подают постоянный ток в электромагниты 4 и 5 и, изменяя значения токов, регулируют зазор между якорем 6 и раскачивающим электромагнитом 4, тем самым автоматически увеличивая или уменьшая амплитуду колебаний.
Разработанный виброгенераторный преобразователь линейных размеров, благодаря рассмотренным конструктивным отличиям, представляет собой энергетический силовой комплекс, который позволяет автоматически арретировать измерительный шток, демпфировать удары измерительного штока о кромки деталей, автоматически настраивать колебательную систему на определенную амплитуду колебаний в зависимости от величины снимаемого припуска контролируемых деталей.
Использование патентуемого виброгенераторного преобразователя при управляющем контроле на металлообрабатывающих станках в измерительной системе: виброгенераторный преобразователь линейных размеров - отсчетно-командный блок - система управления станком - изготовляемая деталь способствует повышению точности обработки на 12-15% за счет снижения динамичности процесса измерения, исключения ручной настройки.