ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И СОРТИРОВКИ ДЕТАЛЕЙ ПО ЛИНЕЙНЫМ РАЗМЕРАМ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Известно пневматическое устройство для контроля и сортировки деталей по линейному размеру (см. А.с. СССР №1019239, G01B 13/02, 23.05,83), содержащее источник сжатого воздуха, сообщенные с ним первичный преобразователь, с измерительной камерой, пневматический пороговый элемент, дроссель, двухпозиционный клапан, блок управления, снабженное узлом временного преобразования с пневматической емкостью, связанной с пороговым элементом и двухпозиционным клапаном, один выход которого подключен к измерительной камере первичного преобразователя, а другой через дроссель сообщен с атмосферой, и блоком выбора размерной группы, выполненным в виде последовательно соединенных элемента задержки, вход которого соединен с выходом блока управления, генератора импульсов, управляемого элемента сравнения, управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента, и счетчика циклов, а также подключенных к последнему коммутирующего элемента и цифрового индикатора.
Недостатком данного устройства является то, что входящий в его состав пневматический пороговый элемент обладает относительно большой для точных измерений погрешностью переключения выходного сигнала с уровня логического нуля на уровень логической единицы, что влечет за собой возрастание погрешности измерения и может привести к попаданию контролируемой детали в несоответствующую размерную группу, снижая, таким образом, надежность операции контроля.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является пневматическое устройство для контроля и сортировки деталей по линейному размеру (см. Патент РФ №128315, G01B 13/00, 20.05.2013), содержащее источник сжатого воздуха и сообщенный с ним первичный преобразователь с измерительной камерой, пневматический пороговый элемент, дроссель, двухпозиционный клапан, блок управления, узел временного преобразования с пневматической емкостью, связанной с пневматическим пороговым элементом и двухпозиционным клапаном, блок выбора размерной группы, выполненный в виде последовательно соединенных элемента задержки, генератора импульсов, управляемого элемента сравнения, счетчика циклов, коммутирующего элемента и цифрового индикатора, причем в пневматическом пороговом элементе мембраны соединены между собой сердечником, выполненным в виде постоянного магнита, оппозитно противоположным торцам которого установлены с возможностью осевого перемещения и фиксации два датчика Холла, выходы которых подключены к входам компаратора, соединенного с управляющим входом управляемого элемента сравнения, выход которого подключен к входу счетчика циклов.
Недостатком данного устройства является то, что входящий в его состав двухпозиционный клапан обладает разбросом времени переключения между позициями, что приводит к смещению начала измерения относительно начала стравливания воздуха из управляющей камеры во времени. Это вносит в результат измерения случайную погрешность, что может привести к попаданию контролируемой детали в несоответствующую размерную группу, снижая, таким образом, надежность операции контроля.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности и надежности контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является повышение точности и надежности контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Указанный технический результат достигается тем что, пневматическое устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам, содержащее источник сжатого воздуха и сообщенный с ним первичный преобразователь с измерительной камерой, пневматический пороговый элемент, в котором мембраны соединены сердечником, выполненным в виде постоянного магнита, оппозитно торцам которого установлены два датчика Холла, компаратор, дроссель, двухпозиционный клапан, блок управления, узел временного преобразования с пневматической емкостью, связанной с пневматическим пороговым элементом и двухпозиционным клапаном, блок выбора размерной группы, выполненный в виде последовательно соединенных элемента задержки, генератора импульсов, управляемого элемента сравнения, счетчика циклов, коммутирующего элемента и цифрового индикатора, дополнительно содержит блок компенсации времени переключения клапана, включающий в себя элемент задержки измерительного сигнала, элемент сравнения и пороговый элемент, причем, выход компаратора соединен с входом элемента задержки измерительного сигнала и с входом элемента сравнения, другой вход которого соединен с выходом элемента задержки измерительного сигнала, а выход соединен с входом порогового элемента, выход которого соединен с входом элемента задержки.
Результат измерения определяется временем, за которое давление в управляющей камере пневматического порогового элемента уменьшается до уровня давления во вспомогательной камере. Разброс времени переключения двухпозиционного клапана, который смещает момент начала уменьшения давления в управляющей камере относительно начала подачи импульсов от генератора на счетчик циклов на случайную величину, компенсируется введением в устройство блока компенсации времени переключения клапана, включающего элемент задержки измерительного сигнала, элемент сравнения и пороговый элемент. Введенный блок компенсации времени переключения клапана позволяет осуществлять подачу импульсов от генератора на счетчик при начале уменьшения давления в управляющей камере пневматического элемента, а не при подаче сигнала переключения на двухпозиционный клапан. Благодаря этому устраняется погрешность, вносимая во временное преобразование разбросом времени переключения двухпозиционного клапана, и повышаются точность и надежность измерения линейных размеров деталей.
p
сц
На фиг. 1 представлено пневматическое устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам. На фиг. 2 - временная диаграмма изменения давления P в управляющей камере пневматического порогового элемента, разности U сигналов датчиков Холла, и напряжения U на входе счетчика циклов в ходе измерения.
Устройство содержит источник 1 сжатого воздуха, сообщенные с ним первичный преобразователь 2 с измерительной камерой 3, пневматический пороговый элемент 4, мембраны 5 которого образуют управляющую и вспомогательную камеры и соединены между собой сердечником 6, выполненным в виде постоянного магнита, оппозитно противоположным торцам которого установлены с возможностью осевого перемещения и фиксации два датчика Холла 7, а так же дроссель 8, двухпозиционный клапан 9, блок 10 управления, узел временного преобразования с пневматической емкостью 11, которая связана с пороговым элементом 4 и двухпозиционным клапаном 9, один выход которого подключен к измерительной камере 3 первичного преобразователя 2, а второй выход через дроссель 8 сообщен с атмосферой, и блок выбора размерной группы, выполненный в виде последовательно соединенных элемента 12 задержки, генератора 13 импульсов, управляемого элемента 14 сравнения, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 15, входы которого соединены с выходами датчиков 7 Холла, и счетчика 16 циклов, к которому подключены коммутирующий элемент 17 и цифровой индикатор 18. Устройство также содержит блок компенсации времени переключения клапана, который включает в себя элемент 19 задержки измерительного сигнала, элемент 20 сравнения и пороговый элемент 21, причем, выход компаратора 15 соединен с входом элемента 19 задержки измерительного сигнала и с входом элемента 20 сравнения, другой вход которого соединен с выходом элемента 19 задержки измерительного сигнала, а выход соединен с входом порогового элемента 21, выход которого соединен с входом элемента 12 задержки.
Устройство также содержит дроссельный делитель 22 для настройки порогового элемента 4, фильтры 23 со стабилизаторами 24 для питания измерительной оснастки и порогового элемента 4.
Двухпозиционный клапан 9 соединяет емкость 11 и управляющую камеру порогового элемента 4 с измерительной камерой 3 первичного преобразователя 2, либо через дроссель 8 с атмосферой. Управление двухпозиционным клапаном 9 осуществляется блоком 10 управления.
Преобразование сигнала от первичного преобразователя 2 в интервал времени и формирование информации о принадлежности к той или иной размерной группе осуществляется в блоке выбора размерной группы, элемент 12 задержки которого включается пороговым элементом 21 после переключения двухпозиционного клапана 9 блоком 10 управления в позицию, соединяющую пневматическую емкость 11 с атмосферой через дроссель 8, которое осуществляется автоматически или вручную когда деталь установлена на измерительную позицию. Элемент 12 задержки подает сигнал на включение генератора 13 импульсов. Импульсы, формируемые генератором 13, через управляемый элемент 14 сравнения при наличии разрешающего сигнала на управляющем входе последнего поступают на счетчик 16 циклов, с которого информация поступает либо на коммутирующий элемент 17, либо на цифровой индикатор 18 в зависимости от задачи, решаемой устройством.
Устройство работает следующим образом.
изм
изм
p
После установки детали на измерительную позицию в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2 устанавливается давление, соответствующее контролируемому размеру. В исходном положении двухпозиционный клапан 9 соединяет измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 с управляющей камерой пневматического порогового элемента 4 и с пневматической емкостью 11. В емкости 11 и управляющей камере пневматического порогового элемента 4 устанавливается давление, равное величине измерительного давления P. Минимального давления Pдостаточно, чтобы мембраны 5 пневматического порогового элемента 4 сместили сердечник 6 в сторону вспомогательной камеры и разность Uсигналов от датчиков 7 Холла, подаваемых на компаратор 75, приняла некоторое значение, большее нуля, формируя на выходе компаратора 15 разрешающий сигнал.
изм
c
c
изм
c
зис
зис
ск
зис
ск
пор
ск
пор
зад
зад
1
c
1
c
При пуске устройства в работу сигнал с блока 10 управления переключает двухпозиционный клапан 9 в позицию, при которой воздух, находящийся в управляющей камере пневматического порогового элемента 4 и в пневматической емкости 77, начинает стравливаться через дроссель 8 в атмосферу. Давление в управляющей камере пневматического порогового элемента 4 уменьшается от P до P. Величина P соответствует давлению во вспомогательной камере пневматического порогового элемента 4, постоянному на протяжении периода измерения и устанавливаемому с помощью дроссельного делителя 22. В зависимости от величины измерительного давления P время, за которое давление в управляющей камере пневматического порогового элемента 4 достигает величины P, различно. На выходе компаратора 15 устанавливается сигнал, соответствующий разности сигналов, поступающих на компаратор 15 от датчиков 7 Холла. Этот сигнал подается на вход элемента 19 задержки измерительного сигнала, на выходе которого текущее значение сигнала устанавливается через время t. На вход элемента 20 сравнения подаются сигнал от компаратора 15, соответствующий текущей разности сигналов от датчиков 7 Холла, и сигнал от элемента 19 задержки измерительного сигнала, представляющий собой значение разности сигналов от датчиков 7 Холла в момент времени на t раньше. На выходе элемента 20 сравнения устанавливается сигнал U, соответствующий изменению разности сигналов от датчиков 7 Холла за время t, т.е. скорости изменения разности сигналов от датчиков Холла 7 и, следовательно, скорости изменения давления в управляющей камере порогового элемента 4. По величине сигнала U можно судить о том, произошло ли переключение двухпозиционного клапана 9. Этот сигнал подается на вход порогового элемента 27, который сравнивает его с постоянным пороговым значением U. Достижение равенства сигналов U и U означает, что клапан 9 переключился и стравливание воздуха из пневматической емкости 11 и управляющей камеры пневматического порогового элемента 4 началось. На выходе порогового элемента 21 устанавливается сигнал уровня логической единицы, который подается на элемент задержки, который через определенный интервал времени t подает сигнал на включение генератора 13 импульсов, который начинает выдавать импульсы заданной длительности. Интервал времени задержки t устанавливается равным времени, необходимому для изменения давления в пневматической емкости 11 и в управляющей камере порогового элемента 4 от P до P. Величина P соответствует давлению в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2 при установке на измерительную позицию детали размером, равным границе между нулевой и первой размерными группами. При наличии на управляющем входе управляемого элемента 14 сравнения разрешающего сигнала от компаратора 75 импульсы от генератора 13 импульсов проходят через управляемый элемент 14 сравнения на счетчик 16 циклов. В момент достижения давлением в управляющей камере пневматического порогового элемента 4 величины Pсердечник 6 занимает среднее положение, при котором разность сигналов от датчиков 7 Холла, поступающих на компаратор 75, принимает нулевое значение, формируя на выходе компаратора 75 и, соответственно, на управляющем входе управляемого элемента 14 сравнения запрещающий сигнал, и импульсы от генератора 13 импульсов на счетчик 16 циклов не проходят.
Таким образом, количество импульсов, поступающих на счетчик 16 циклов за период измерения, соответствует размерной группе, которой принадлежит деталь. Эта информация подается либо на коммутирующий элемент 17, либо на цифровой индикатор 18.
Настройка среднего (нулевого) положения сердечника 6 пневматического порогового элемента 4 осуществляется за счет осевого перемещения и фиксации каждого из датчиков 7 Холла, например, с помощью котировочных винтов.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить точность и надежность контроля и сортировки деталей по линейным размерам, не усложняя при этом конструкции устройства.