КОНТРОЛЬНАЯ ГОЛОВКА

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.И.Маркова и др. «Электроконтактные датчики для линейных измерений. М: Машиностроение, 1969» на стр.12-17, 37. Основными элементами в них являются настраиваемые электроконтактные 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 G01В 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 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 закреплен перпендикулярно его оси электропроводный диск 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 червяка, вручную (используя например отвертку) 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. Испытания покачали, что по сравнению с головками, оснащенными контактными датчиками, надежность повышается почти в 8,5 раз. Вместе с тем, головка-прототип имеет и существенный недостаток. Она не позволяет контролировать несколько разных размеров с высокой производительностью (например, когда деталь нужно быстро «обмерить» со всех сторон). Это вызвано тем, что разные размеры, даже одной детали, имеют разные допуски. Проконтролировав один размер, перед контролем следующего головку требуется перенастроить. Ее нельзя сразу перемещать к следующей контролируемой поверхности. Механизм, которым она перемещается, нужно сначала остановить, затем, необходимо ослабить накидную гайку, фиксирующую гильзу, далее, поворачивая, червяк, допустим, отверткой, нужно настроить головку на новый допуск, после чего нужно обратно зафиксировать гильзу накидной гайкой, а затем механизм перемещения головки снова запустить. Только после всего этого, переместив головку в новое требуемое положение, можно произвести контроль следующего размера.
Задачей, предлагаемой полезной модели является повышение производительности контроля нескольких размеров с разными допусками за счет автоматизации перенастройки головки.
На рисунке 1 изображена предлагаемая головка; на рисунке 2 - разрез А-А на рис.1 (электрические провода условно не показаны); на рисунке 3 -разрез Б-Б на рис.1; на рисунке 4 - разрез В-В на рис.1; на рисунке 5 -разрез Г-Г на рис.1; на рисунке 6 - разрез Д-Д на рис.1.
Достигается решение задачи тем, что контрольная головка содержит цилиндрический корпус 1, выполненный в виде стакана, в донную часть которого ввинчены два бесконтактных автогенераторных датчика 2, зафиксированных гайкой 3 и закрытых кожухом 4 с крышкой 5. В корпусе 1 с возможностью поворота вокруг своей оси на прецизионных подшипниках качения 6 соосно с корпусом установлена цилиндрическая гильза 7, к внутренней стенке которой прикреплены свободными концами плоские пружины 8. Также в корпусе 1 с помощью накидной гайки 9 закреплена упругая мембрана 10 (между ней и торцом гильзы 7 имеется зазор, который в виду малости на рис.1 не показан), а к мембране прикреплена внешняя половина (полушток) 11 измерительного штока, выполненного составным и включающим в себя, кроме внешней половины 11, еще и внутреннюю половину 12. Последняя (полушток 12) прикреплена к пружинам 8, с возможностью соприкосновения с полуштоком 11 через втулку 13 с коническим углублением и снабжена электропроводным диском 14, плоскость которого обращена к поверхности датчиков 2. На диске выполнен секторный вырез. Кроме того, в донной части корпуса 1 установлен малогабаритный шаговый электродвигатель 15, а на внутренней поверхности кожуха 4 с помощью кронштейна 16 закреплен контроллер 17 малогабаритного шагового электродвигателя, совместно с двигателем 15 составляющий единый поворотный шаговый микропривод. На выходном валу микропривода установлена шестерня 18, а к гильзе 7 жестко прикреплено зубчатое колесо, являющееся, по существу, частью гильзы 7 и соосное с ней. Шестерня и колесо образуют зубчатую пару «шестерня-колесо» с параллельными осями, которая выполнена безлюфтной. Безлюфтными выполнены и подшипники 6, что достигнуто установкой между подшипниками распорной втулки 19 и сжатием их гайкой 20, навинчиваемой на гильзу 7.
1
1
1
2
2
1i
2i
1i
1i
2i
2i
ой
При использовании головки ее устанавливают в механизме, которым она может перемещаться в определенное положение (это может быть рука промышленного робота, суппорт станка с программным управлением и т.п.). Затем задают в контроллер 17 программу настройки головки на ноль. При этом шаговый микродвигатель 15, поворачивая гильзу 7 через шестерню 18, полностью перекроет торцы датчиков 2 диском 14 (эти торцы при изготовлении головки выставлены в одной плоскости). Далее механизмом перемещения головка подводится к контролируемой поверхности детали, причем так, чтобы если деталь отсутствует, то конец полуштока 11 оказался бы в точке с координатой L-α-β, где L-номинальное значение контролируемого размера, α-его предельно допустимое отрицательное отклонение, β - величина свободного хода измерительного штока до одновременного срабатывания обоих датчиков 2. В процессе перемещения головки программа вводимая в контроллер, меняется. Шаговый микродвигатель 15 поворачивает шестерню 18, гильзу 7 и диск 14, уменьшая перекрытие активной поверхности одного из датчиков так, чтобы величина свободного хода измерительного штока до срабатывания этого датчика увеличилась на ширину поля допуска на размер L, то есть на величину α+α, где α - предельно допустимое положительное отклонение L. Подходя к контролируемой поверхности и соприкасаясь с ней измерительным штоком, головка выдает сигнал срабатывания только одного датчика, если контролируемый размер окажется в поле допуска. Если размер меньше минимально допустимого, то не сработает ни один датчик. Если размер больше максимально допустимого, то сработают оба датчика. Так обнаружится, лежит размер в поле допуска или нет. После контроля одного размера, головка может быть перемещена в положение, требуемое для контроля размера другой поверхности. Перенастройка на другой допуск при этом так же может быть произведена автоматически, но уже другой программой в процессе перемещения головки. Аналогично может производиться перенастройка на третий, четвертый и т.п. допуски. В результате из всего времени контроля размеров детали будут исключены периоды простоя головки при ее перенастройке. Поскольку время перенастройки сократится и окажется совмещенным со временем перемещения головки от поверхности к поверхности, то общая производительность контроля повысится в Σ(t+t)/Σt раз, где t - время перемещения головки до i контролируемой поверхности, t время перенастройки головки на допуск на i размер.