УСТРОЙСТВО АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ ТИПА ОБОЛОЧКА ВРАЩЕНИЯ
DEVICE FOR ACTIVE CONTROL AND MEASUREMENT OF ACTUAL DIMESIONS OF EXTERNAL SURFACE OF ITEM OF SHELL OF REVOLUTION TYPE

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, к технике метрологического обеспечения и, преимущественно, может быть использовано при контроле и измерении размеров изделий типа оболочка вращения.
Известно устройство для измерения действительных размеров параметров наружных поверхностей и радиусов сферических изделий (авт.св. N 2159920, G01B 5/22, опубликовано: 2000.11.27). Устройство содержит основание, предметный стол, имеющий возможность вертикального перемещения, несущий элемент, на котором установлена осевая отсчетная головка с возможностью перемещения вдоль оси предметного стола и вращения вокруг измеряемой детали.
К недостаткам известного устройства относятся:
- конструкция устройства не позволяет позиционировать изделия типа оболочка вращения;
- необходимость выполнения наладки устройства на номинальный радиус измеряемого изделия;
- фактические величины радиусов измеряемого изделия определяют в результате расчетов и сравнения их с номинальными, зафиксированными при наладке устройства;
- перемещение отсчетной осевой головки и съем информации проводится вручную, что приводит к низкой производительности работы устройства;
- необходимость многократного съема и установки на основание устройства контролируемых изделий требует дополнительной настройки, влекущей за собой в ряде случаев накопление погрешности измерения.
Известно устройство для контроля размеров изделий с продольной осью симметрии, выбранное в качестве прототипа заявляемого устройства (авт.св. N 2117240, G01B 11/22 опубликовано: 1998.08.10). Устройство содержит горизонтальный стол для установки контролируемого изделия, выполненный из неподвижной и подвижной частей, имеющий два независимых привода для перемещения его по двум взаимно перпендикулярным осям горизонтальной плоскости, для измерения которых стол снабжен датчиками линейных перемещений, средство для съема информации в виде источника и приемника лазерного излучения, выход которого связан с блоком управления и компьютером. На поверхности подвижной части стола расположена оснастка для установки и позиционирования контролируемого изделия.
К недостаткам этого устройства относятся:
- конструкция устройства не позволяет позиционировать изделия типа оболочка вращения;
- оснастка для установки изделия состоит из двух частей;
- необходимость многократного съема и установки на основание устройства контролируемых изделий требует дополнительной настройки, влекущей за собой в ряде случаев накопление погрешности измерения.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение высокой точности контроля и измерения параметров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения, оценка измерений по отклонениям от заданного номинального размера параметра поверхности, увеличение производительности труда за счет уменьшения трудозатрат и времени на контроль изделия путем автоматизации процесса измерения.
Поставленная задача решается следующим образом.
1. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения, содержащее основание для установки изделия и средство для съема информации, связанное с блоками интерфейсов компьютера, отличающееся тем, что на основании жестко закреплена балка с установленным на ней над рабочим пространством изделия модулем перемещения, ось которого находится в одной плоскости с осью изделия, в модуле перемещения размещено средство для съема информации, состоящее из каретки, имеющей возможность продольного перемещения вдоль изделия, серводвигателя, энкодера и сервоусилителя, на каретке закреплен датчик линейного перемещения с измерительным щупом, предназначенным для контактирования с поверхностью изделия, при этом выход серводвигателя и энкодера связан с входом сервоусилителя, а выход сервоусилителя и датчика линейных перемещений связаны с входами блоков интерфейсов компьютера.
2. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тся тем, что основание для установки изделия представляет собой токарный станок.
3. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что измерительный щуп выполнен в виде ролика.
4. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что модуль перемещения и средство для съема информации размещены в защитном кожухе.
5. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что модуль перемещения снабжен котировочными винтами.
6. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что датчик линейного перемещения содержит демпфер.
Предложено устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения, содержащее основание для установки изделия и средство для съема информации, связанное с блоками интерфейсов компьютера.
На фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства. На фиг.2 представлено средство для съема информации, связанное с блоками интерфейсов компьютера.
Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения содержит основание 1 для установки изделия 2. На основании 1 жестко закреплена балка 3, несущая модуль перемещения 4. В модуле перемещения 4 размещено средство для съема информации, состоящее из каретки 5, имеющей возможность продольного перемещения вдоль изделия 2, серводвигателя 6 и энкодера 7, выходы которых связаны с входами с сервоусилителя 8. На каретке 5 закреплен датчик линейного перемещения 9 с щупом 10. Выход сервоусилителя 8 и выход датчика линейного перемещения 9 связаны с входами блоков интерфейсов 11, 12 компьютера 13 соответственно. Для исключения перекосов и плавного перемещения щупа 10 используется демпфер 14. Герметичный кожух 15, закрепленный на балке 3, защищает модуль перемещения 4 со средством для съема информации от пыли и влаги. Модуль перемещения 4 снабжен юстировочными винтами 16 для совмещения в одной плоскости оси модуля перемещения 4 с осью контролируемого изделия 2.
Устройство, выполненное в соответствии с техническим решением, работает следующим образом.
На основание 1 жестко крепится балка 3 так, чтобы рабочая зона модуля перемещения 5 перекрывала поверхность контролируемого изделия 2 по высоте. В качестве основания 1 устройства для фиксации изделия выбран токарный станок. Контролируемое изделие 2 устанавливается на токарный станок. С помощью, например, котировочных винтов 16 модуль перемещения 4 выставляется так, чтобы его ось и ось контролируемого изделия 2 находились в одной плоскости. На промышленном компьютере 13 запускают управляющую программу измерения. Выполняется выход в реперные точки датчика линейного перемещения 9 и энкодера 7 серводвигателя 6. Щуп 10 устанавливают на поверхность контролируемого изделия 2 и базируют по торцу контролируемого изделия. Управляющая программа измерения автоматически проводит привязку систем координат устройства и контролируемого изделия 2. Все геометрические параметры поверхности исчисляются в системе координат контролируемого изделия 2. Включается серводвигатель 6 и осуществляется перемещение каретки 5 вдоль оси изделия. Щуп 10 автоматически передвигается по поверхности контролируемого изделия 2 от торца к носовой части. Шаг сканирования задается пользователем в программе. На каждом шаге происходит считывание информации с энкодера 7 серводвигателя 6 и датчика линейного перемещения 9. Далее интерфейсный блок 11 промышленного компьютера 13 осуществляет съем информации с выхода сервоусилителя 8, вход которого соединен с выходом энкодера 7. Интерфейсный блок 12 промышленного компьютера 13 осуществляет съем информации с выхода датчика линейного перемещения 9. В управляющей программе заложен алгоритм перевода поступающей информации в координаты точек контура и далее в действительные размеры радиусов в поперечных сечениях контролируемого изделия 2. Автоматически формируется отчет проведенного измерения. Каретку 5 возвращают в начальное положение системы координат контролируемого изделия 2.
Щуп 10 может быть выполнен в виде ролика для избегания механического повреждения поверхности контролируемого изделия 2. Для исключения перекосов и плавного перемещения щупа 10 в процессе измерения используется демпфер 14.
Процесс измерения можно инициировать только при открытой крышке защитного кожуха 15.
Таким образом, предлагаемое изобретение:
1. решает задачу измерений действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения прямым измерением с высокой степенью достоверности;
2. обеспечивает скоростной контроль и измерение;
3. позволяет исключить субъективный фактор оценки действительных размеров за счет автоматизации процесса измерения;
4. повышает производительность труда за счет простоты применения и обслуживания предлагаемого измерительного устройства и автоматизации процесса измерения;
5. расширяет область применения устройства: позволяет производить измерения размеров любых наружных поверхностей оболочек вращения, в т.ч. сложных поверхностей второго порядка, состоящих из сопряженных между собой поверхностей цилиндров, конусов, шаровых сегментов, шарового слоя, ступенчатых сферических поверхностей, параболоидов;
6. позволяет получить экономический эффект.