УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕЖЦЕНТРОВЫХ РАССТОЯНИЙ ОТВЕРСТИЙ

Предлагаемое устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля межцентровых расстояний и диаметров отверстий с параллельными осями.
Известно устройство для измерения межцентровых расстояний отверстий, содержащее корпус, размещенные на корпусе с возможностью перемещения кронштейны с установленными на них базирующими головками, содержащими узлы самоцентрирования. Одна из базирующих головок соединена с кронштейном при помощи упругодеформируемой кинематической связи, выполненной в виде параллелограмма, за счет чего при измерении имеется возможность ее отклонения от настроечного размера и контроля этого отклонения линейным измерителем (а.с. №1606846 СССР, МПК G 01 В 5/14, опубл. 15.11.90 г. Бюлл. №42).
Недостатком известного устройства для измерений отклонений межцентровых расстояний является сложность конструкции и малая функциональность из-за отсутствия возможности определения значений диаметров отверстий.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для измерения межцентровых расстояний отверстий, содержащее корпус, размещенный на нем установочный узел с двумя измерительными головками, установленными с возможностью перемещения вдоль него, средство измерения расстояния между головками и вычислительный блок. Каждая измерительная головка имеет измерительные блоки, равномерно распределенные по ее периметру и установленные с возможностью одновременного равномерного перемещения в радиальном направлении. Средство измерения расстояния между головками выполнено в виде электронной координатной линейки,
связанной с вычислительным блоком (а.с. №1601499 СССР МПК G 01 В 5/14, опубл. 23.10.90 г. Бюлл. №39).
Недостатком известного устройства является малая надежность, необходимость использования сложного вычислительного блока и малая функциональность в измерении диаметров отверстий.
Целью предлагаемого устройства является повышение точности и производительности, расширение функциональных возможностей измерения и упрощение конструкции.
Поставленная цель достигается тем, что на корпусе предлагаемого устройства размещены с возможностью линейного перемещения и фиксации четыре кронштейна с закрепленными на них упругодеформируемыми стойками, на концах которых установлены измерительные наконечники. На каждой стойке закреплены по три тензометрических датчика, один из которых включается в электрическую цепь измерения межцентрового расстояния, а два других включаются в цепь измерения диаметра одного из отверстий. Тензометрические датчики, два из которых размещены на внутренних (подвергаемых сжатию) сторонах одной пары стоек, а два других размещены на наружных (подвергаемых растяжению) сторонах другой пары стоек, включаются в электрическую цепь измерения межцентрового расстояния по мостовой схеме так, чтобы в прилегающих плечах моста были размещены тензометрические датчики, воспринимающие одинаковую нагрузку. Тензометрические датчики, размещенные на обеих сторонах парных стоек включаются в электрическую цепь измерения диаметра одного из отверстий по мостовой схеме так, чтобы в противоположных плечах моста находились датчики, воспринимающие одинаковую деформацию.
На фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства, фронтальная проекция, на фиг.2 - вид по направлению А на фиг.1, на фиг.3 - схема положения элементов устройства при настройке и измерении, на фиг.4 - электрическая схема подключения тензометрических датчиков для
измерения межцентрового расстояния, на фиг.5 - электрическая схема подключения тензометрических датчиков для измерения диаметра одного отверстия, на фиг.6 - электрическая схема подключения тензометрических датчиков для измерения диаметра второго отверстия.
Устройство состоит из корпуса 1, кронштейнов 2, стопорных винтов 3, упругих стоек 4, 5, 6, 7, измерительных наконечников 8, тензометрических датчиков 9.
1
6
2
7
5
8
10
11
3
9
4
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Верхняя часть корпуса 1 выполнена в виде направляющей, по которой передвигаются кронштейны 2, положение которых фиксируется винтами 3. К каждому кронштейну неподвижно прикреплены стойки 4, 5, 6, 7, выполненные в виде упругодеформируемой балки равного сопротивления и заканчивающиеся измерительными наконечниками 8. На обращенных друг к другу сторонах стоек 4 и 5 установлены по два тензометрических датчика 9 (R, R и R, R), на противоположных - по одному (R и R). На обращенных друг к другу сторонах стоек 6 и 7 установлено по одному тензометрическому датчику (R и R), на противоположных сторонах - по два (R, R и R, R). Тензометрические датчики R, R, R, R включаются по мостовой схеме в цепь измерения межцентрового расстояния отверстий, тензодатчики R, R, R, R включаются по мостовой схеме в цепь измерения диаметра одного отверстия, и тензодатчики R, R, R, R включаются по такой же схеме в цепь измерения диаметра второго отверстий детали.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. В свободном от измерения состоянии каждая стойка имеет прямой вид, а установленные на ней тензометрические датчики обладают номинальным сопротивлением. При настройке для контроля отклонения межцентрового расстояния кронштейны 2 устанавливаются таким образом, чтобы вначале измерительные наконечники довести до соприкосновения с диаметрально расположенными точками отверстия калибра, а затем раздвигаются в стороны от центра каждого отверстия на равное расстояние для придания
стойкам 4, 5, 6, 7 одинаковой первоначальной упругой деформации. При этом каждый тензометрический датчик, включенный в цепь для измерения этой величины, изменит свое номинальное сопротивление на равную величину:
Учитывая, что два из указанных датчика окажутся растянутыми, а два - сжатыми, их приобретенные значения сопротивлений будут попарно равными:
где: , , ,  - номинальные (паспортные) значения сопротивления тензометрических датчиков;
1
2
3
4
ΔR, ΔR, ΔR, ΔR - величины изменения сопротивления тензометрических датчиков в результате деформации стоек при настройке;
, , ,  - приобретенные значения сопротивления тензометрических датчиков в результате деформации стоек при настройке;
ВЫХ
В этом случае электрическая цепь (фиг.4) будет сбалансирована, т.е. иметь выходное напряжение U равное нулю:
ПИТ
где: U - напряжение питания электрической цепи.
1
2
3
4
Из-за разницы межцентрового расстояния отверстий у измеряемой детали по отношению к калибру, произойдет перемещение измерительных наконечников, что вызовет изменение упругой деформацию пружинных стоек. Из-за изгиба стоек при измерении межцентрового расстояния два из четырех датчиков R, R, R, R окажутся более сжатыми, два - более
растянутыми по отношению к состоянию во время настройки. Это изменит их сопротивление и приведет к разбалансировке электрической схемы, что отразится на показаниях электроизмерительного устройства.
Если расстояние между центрами отверстий у измеряемой детали окажется меньшим, чем у настроечного калибра, то:
и , следовательно
Если расстояние между центрами отверстий у измеряемой детали окажется большим, чем у настроечного калибра, то:
и , следовательно
где: , , ,  - значения сопротивления тензометрических датчиков в момент измерения.
13
14
15
16
При настройке по калибру для контроля отклонения диаметров отверстий устранение базового разбаланса достигается включением в цепи тензодатчиков (фиг.5, 6) регулируемых резисторов R, R и R, R:
где:
<img he="6" wi="5" file="00000026.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />, <img he="6" wi="5" file="00000027.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />, <img he="6" wi="5" file="00000028.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />, <img he="6" wi="5" file="00000029.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />,
, , ,  - приобретенные значения сопротивления тензометрических датчиков в результате деформации стоек при настройке;
5
8
9
12
При измерении каждого из диаметров отверстий из-за изгиба стоек в группах R-R и R-R окажется пара более сжатых и пара более растянутых тензометрических датчиков. Это изменит их сопротивление и
приведет к разбалансированности электрических схем, что будет зафиксировано по показаниям входящих в эти схемы электроизмерительных приборов.
Если диаметр отверстия у измеряемой детали окажется меньшим, чем у настроечного калибра, то:
,  или , , следовательно
Если диаметр отверстия у измеряемой детали окажется большим, чем у настроечного калибра, то:
,  или , , следовательно
где: , , , ,
, , ,  - значения сопротивления тензометрических датчиков в момент измерения.
Регистрация контролируемых геометрических параметров детали путем нахождения отклонений от величин, установленных при настройке, происходит независимо друг от друга, поэтому предлагаемое устройство позволяет быстро и точно производить комплексную оценку геометрических параметров детали: определять межцентровое расстояние и диаметры двух отверстий с параллельными осями.