УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ СЕЧЕНИЙ ДЛИННОМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ С КРИВОЛИНЕЙНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для автоматизированного контроля профиля сечений длинномерных изделий сложной формы, например роторов винтовых забойных двигателей.
Известно устройство для измерения формы поверхности крупногабаритных изделий (патент РФ №2179705), содержащее корпус с опорами на роликах, установленные на корпусе измерительные индикаторы, снабженные датчиками для фиксации изменений показаний индикаторов, персональный компьютер.
Известное устройство предназначено для измерения формы крупногабаритных изделий с гладкой поверхностью.
Известны накладные устройства, предназначенные для контроля формы поверхности крупногабаритных изделий с криволинейными поверхностями. Например, устройство по патенту РФ №2052766, содержащее платформу, стойки с опорами, исполнительный узел, узел отслеживания профиля поверхности и систему регистрации и управления.
Недостатками указанного и других накладных устройств является ограниченный диапазон измерений, низкая производительность из-за невозможности контроля профиля сечения деталей с винтовой поверхностью по всему периметру (со всех сторон) в автоматическом режиме.
Известно устройство для измерения профилей сечений сложнофасонных деталей (патент РФ №57448), которое принято за прототип. Устройство содержит основание с узлом крепления измеряемого объекта, включающим зажимное приспособление для крепления измеряемого объекта, установленное с возможностью вращения, узел крепления измерительных щупов, связанный с электродвигателем и датчиком перемещения, блок управления.
Недостатком прототипа является невозможность измерения профилей сечений длинномерных объектов с винтовой поверхностью.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции для измерения длинномерных объектов с винтовой поверхностью, высокая точность и производительность измерения профилей сечений винтовых длинномерных конструкций.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения профилей сечений длинномерных объектов с криволинейными поверхностями, содержащем основание, размещенный на нем узел крепления измеряемой детали, снабженный зажимными приспособлениями, направляющие, узел крепления измерительного элемента, блок управления, согласно полезной модели, узел крепления измеряемой детали включает неподвижную переднюю и подвижную заднюю бабки, установленные на основании, механизм поворота измеряемой детали, содержащий датчик угла поворота, и выполненный с возможностью дискретного поворота измеряемой детали вокруг своей оси, измерительный узел включает подвижную каретку, выполненную в виде рамы с откидным кронштейном, на котором расположен датчик перемещения, при этом блок управления, связанный с датчиками угла поворота и перемещения включает компьютер с программным комплексом контроля и обработки получаемой с датчиков информации и управления механизмами поворота и перемещения.
Выполнение узла крепления в виде неподвижной передней бабки и подвижной задней бабки, снабженных зажимными приспособлениями для крепления измеряемой детали, при этом задняя бабка содержит датчик угла поворота, позволяет проводить измерения профилей сечений длинномерных деталей с криволинейной поверхностью, в частности роторов винтовых забойных двигателей. Причем выполнение задней бабки подвижной относительно основания дает возможность измерять детали различной длины на одном стенде, что повышает производительность проводимых работ. То же самое касается использования в предлагаемом устройстве подвижной каретки с откидным кронштейном с расположенным на нем датчиком перемещения. Откидной кронштейн позволяет устанавливать для измерения роторы любого диаметра. Использование поворотного механизма, включающего датчик угла поворота, приводит к возможности поворота измеряемой детали с заданной дискретностью. Использование блока управления, связанного с датчиками поворота и перемещения включающего компьютер с программным комплексом контроля и обработки получаемой с датчиков информации и управления механизмами поворота и перемещения в совокупности с перечисленными признаками позволяет автоматически производить измерения длинномерных винтовых деталей с высокой точностью и производительностью проводимых работ.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для измерения профилей сечений длинномерных объектов с криволинейными поверхностями.
На фиг 2 показано положение датчика перемещения в процессе измерения профиля ротора винтового забойного двигателя.
На фиг 3 показано графическое изображение профиля ротора.
Устройство для измерения профилей сечений длинномерных объектов с криволинейными поверхностями содержит основание 1, установленную на основании 1 неподвижную переднюю бабку 2 и подвижную заднюю бабку 3. На основании 1 расположены направляющие 4 для перемещения задней бабки 3. Передняя бабка 2 и задняя бабка 3 имеют зажимные приспособления в виде центров 5 для крепления измеряемой детали 6, например, ротора винтового забойного двигателя.
Поворот измеряемой детали 6 осуществляется посредством установленных в передней и задней бабках 2 и 3 шпинделей с помощью электродвигателя и редуктора. На задней бабке 3 закреплено приспособление для фиксирования измеряемой детали 6 от проворота, в виде выдвижного штыря. В корпусе задней бабки 3 установлен датчик угла поворота, связанный с блоком управления.
На направляющих 4 между передней и задней бабками 2 и 3 установлена измерительная каретка 7, представляющая собой раму с четырьмя опорами, снабженными роликами для передвижения по направляющим 4. Измерительная каретка 7 снабжена откидным кронштейном с датчиком перемещения 8, включающим наконечник 9, и механизмом арретирования, состоящим из электродвигателя арретирования, штока и конечного выключателя. Датчик перемещения 8 с наконечником 9 и шток закреплены в ползуне, перемещаемом в откидном кронштейне. Датчик перемещения 8 связан с блоком управления.
В качестве датчика угла поворота используется преобразователь угловых перемещений ДКУ с электронным блоком ПЭИ-1 и усилителем УП. Электронный блок ПЭИ-1 предназначен для питания преобразователя угловых перемещений и преобразования его сигналов, усиленных в усилителе УП, в сигналы, передаваемые на компьютер.
В качестве датчика перемещения 8 используется растровый преобразователь линейных перемещений ПЛП типа 19101 с индикаторным блоком.
Устройство работает следующим образом.
Измеряемая деталь 6, например, ротор винтового забойного двигателя, устанавливается в центрах 5 передней и задней бабки 2 и 3 устройства, фиксируется от проворота с помощью выдвижного штыря на задней бабке 3. В контролируемом сечении ротора устанавливается измерительная каретка 7, содержащая датчик перемещения 8, наконечник 9 которого контактирует с поверхностью измеряемой детали 6 при опускании его с помощью электродвигателя арретирования.
Во время установки измеряемой детали 6 откидной кронштейн измерительной каретки 7 откидывается, а после установки - опускается и закрепляется с помощью откидных болтов.
Установка положения датчика перемещения 8 исходя из номинального диаметра профиля измеряемой детали 6 осуществляется с помощью ползуна.
При неточном изготовлении ротора центры вершин зубьев ротора не лежат на одном диаметре. Поэтому для корректной работы программного обеспечения устройства перед началом измерений находят наивысшую точку поперечного сечения измеряемого ротора 6.
Вращением электродвигателя арретирования шток с наконечником 9 датчика перемещения 8 поднимается в верхнее положение до срабатывания конечного выключателя.
После остановки вращения измеряемой детали 6 производится перемещение наконечника 9 датчика перемещения 8 вниз. Величина перемещения в виде сигнала от датчика перемещения 8 передается на компьютер для обработки.
Измерение производится автоматически при повороте ротора на заданный угол. Конструкция узла поворота позволяет осуществлять измерение ротора с высокой дискретностью, поворачивая ротор на угол, не превышающий 2°.
При измерении определяется расстояние, которое проходит наконечник от нулевого положения до измеряемой точки профиля. Нулевым положением считается диаметр в наивысшей точке поперечного сечения измеряемой детали. Результатами измерения в каждой точке являются расстояние, которое проходит наконечник датчика перемещения от нулевого положения, и угол поворота, которые от датчиков перемещения и угла поворота поступают на компьютер, обрабатываются специальной программой и выдаются в виде файла и графического изображения (фиг.3).
Погрешность измерения профиля не превышает ±0,03 мм для датчика перемещения и ±0,01° - для датчика угла поворота.
Для определения соответствия измеренного профиля ротора винтового забойного двигателя требованиям с помощью специальной программы проводится сравнение фактического профиля измеряемой детали с теоретическим.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет проводить измерения длинномерных объектов с винтовой поверхностью с высокой точностью и производительностью.