ПНЕВМОЭЛЕКТРОННОЕ 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 линейным размерам (см. Патент РФ №139662, G01B 13/00, опубл. 20.04.2014), содержащее источник сжатого воздуха, 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, включающий последовательно соединенные элемент задержки, генератор импульсов, управляемый элемент сравнения, счетчик циклов, коммутирующий элемент и цифровой индикатор, и блок компенсации времени переключения клапана, включающий в себя элемент задержки измерительного сигнала, элемент сравнения и пороговый элемент.
Данное устройство обладает низкой чувствительностью, т.к. величина измерительного зазора, определяющая количество импульсов на счетчике по окончанию опустошения емкости, не влияет на величину пневмосопротивления выходного дросселя и на его дросселирующий эффект. Вследствие этого, скорость изменения количества импульсов на счетчике постоянна на всем диапазоне размеров деталей, что приводит к возрастанию значения, на которое должна измениться величина измерительного зазора, чтобы при следующем измерении вызвать изменение количества импульсов на счетчике, т.е. к понижению чувствительности устройства, что обусловливает низкую точность контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является пневмоэлектронное устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам (См. Патент РФ №148813, G01B 13/00, опубл. 20.12.2014), содержащее источник сжатого воздуха, сообщенный с ним первичный преобразователь с измерительной камерой, преобразователь давления, двухпозиционный клапан, блок управления, интегратор, дифференциатор, компаратор, запоминающий элемент, коммутирующий элемент и цифровой индикатор.
Недостатком данного устройства является низкая чувствительность. В состав устройства входит дроссель, заданная величина пневмосопротивления которого постоянна на всем диапазоне размеров деталей. Следовательно, величина измерительного зазора не оказывает влияния на скорость изменения давления в камере преобразователя давления и скорость изменения сигнала интегратора, которая также является постоянной величиной на всем измерительном диапазоне. Таким образом, величина суммарного сигнала интегратора находится в функциональной зависимости от величины измерительного зазора, однако скорость изменения сигнала интегратора постоянна. Это приводит к возрастанию значения, на которое должна измениться величина измерительного зазора, чтобы вызвать различимое изменение суммарного сигнала интегратора при следующем измерении, т.е. к понижению чувствительности устройства, что обусловливает низкую точность контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение чувствительности пневмоэлектронного устройства для контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является повышение точности контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Указанный технический результат достигается тем, что в пневмоэлектронном устройстве для контроля и сортировки деталей по линейным размерам, содержащем источник сжатого воздуха, первичный преобразователь с измерительной камерой, двухпозиционный клапан, блок управления, преобразователь давления, интегратор, дифференциатор, компаратор, запоминающий элемент, коммутирующий элемент и цифровой индикатор, измерительная камера первичного преобразователя соединена с входом преобразователя давления и с выходом двухпозиционного клапана, вход которого соединен с источником сжатого воздуха.
Соединение измерительной камеры первичного преобразователя с входом преобразователя давления и с выходом двухпозиционного клапана, вход которого соединен с источником сжатого воздуха, позволяет производить опустошение измерительной камеры непосредственно через систему «выходное сопло - измерительный зазор», которая в таком случае выполняет функцию выходного дросселя, пневмосопротивление которого определяется величиной измерительного зазора.
В отличие от прототипа, в котором опустошение камеры преобразователя давления осуществляется через дроссель с постоянным пневмосопротивлением, в предлагаемом устройстве величина пневмосопротивления и определяемый ей дросселирующий эффект дросселя, через который осуществляется опустошение измерительной камеры, т.е. системы «измерительная камера - измерительный зазор», находятся в функциональной зависимости от величины измерительного зазора. В устройстве с постоянным пневмосопротивлением дросселя скорость изменения величины сигнала интегратора одинакова на всем диапазоне значений измерительного зазора, поскольку его величина не оказывает влияния на дросселирующий эффект. Преимуществом предлагаемого устройства является то, что величина измерительного зазора оказывает влияние на дросселирующий эффект, и скорость изменения сигнала интегратора, таким образом, зависит от величины измерительного зазора так, что при увеличении размера детали, т.е. при уменьшении зазора, скорость изменения сигнала интегратора снижается, а при уменьшении размера детали, т.е. при увеличении зазора, скорость изменения сигнала интегратора повышается. Это обусловливает большее изменение суммарного сигнала интегрирования при изменении размера детали, чем в устройстве, где опустошение камеры преобразователя давления осуществляется через дроссель с постоянным пневмосопротивлением, что обеспечивает возрастание чувствительности устройства и повышение точности контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
инт
к
На фиг. 1 представлена схема пневмоэлектронного устройства для контроля и сортировки деталей по линейным размерам. На фиг. 2 - временная диаграмма изменения давления p в камере преобразователя давления, напряжения u на выходе интегратора, и напряжения u на выходе компаратора в ходе измерения.
Устройство содержит источник 1 сжатого воздуха, первичный преобразователь 2 с измерительной камерой 3, сообщенный с ним через двухпозиционный клапан 4, блок 5 управления, преобразователь давления 6, интегратор 7, дифференциатор 8, компаратор 9, запоминающий элемент 10, коммутирующий элемент 11, цифровой индикатор 12, Устройство также содержит фильтр 13 со стабилизатором 14 для обеспечения питанием первичного преобразователя 2.
Двухпозиционный клапан 4 в первой позиции соединяет источник 1 сжатого воздуха с измерительной камере 3 первичного элемента 2, а во второй позиции - изолирует измерительную камеру 3 первичного элемента 2 от источника 1 сжатого воздуха. Измерительная камера 3 первичного элемента 2 соединена также с входом преобразователя давления 6, выход которого соединен с входом интегратора 7, а также с входами дифференциатора 8 и компаратора Р. Выход дифференциатора 8 соединен с управляющим входом интегратора 7, выход которого соединен с входом запоминающего элемента 10. Выход компаратора 9 соединен с управляющим входом запоминающего элемента 10, выход которого соединен с входами коммутирующего элемента 11 и цифрового индикатора 12. Управление двухпозиционным клапаном 4 осуществляется посредством блока 5 управления.
иск
Формирование информации о принадлежности к той или иной размерной группе осуществляется в результате преобразования сигнала первичного преобразователя 2 в величину напряжения u на выходе запоминающего элемента 10. Блок 5 управления подает сигнал начала измерения на двухпозиционный клапан 4, переключая его в позицию, изолирующую измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 и камеру преобразователя давления 6 от источника 1 сжатого воздуха. Электрический сигнал изменения давления в камере преобразователя давления 6 подается на интегратор 7, дифференциатор 8 и компаратор 9. Дифференциатор 8 подает разрешающий сигнал на управляющий вход интегратора 7, когда скорость изменения давления в камере преобразователя давления 6 принимает значение, отличное от нуля. На выходе интегратора 7 устанавливается текущее значение суммарного сигнала, которое подается на запоминающий элемент 10. Компаратор 9, по достижении величиной напряжения на выходе преобразователя давления 6 пороговой величины, подает разрешающий сигнал на запоминающий элемент 10, который заносит в память текущее значение напряжения на его входе, т.е. суммарный сигнал интегратора, и подает его на коммутирующий элемент 11 и цифровой индикатор 12.
Устройство работает следующим образом.
изм
пд
Деталь поступает на измерительную позицию. В исходном положении двухпозиционный клапан 4 соединяет источник 1 сжатого воздуха с измерительной камерой 3 первичного преобразователя 2, которая также соединена с камерой преобразователя давления 6. Давление сжатого воздуха, поступающего от источника 1 сжатого воздуха и истекающего в атмосферу через первичный преобразователь 2, в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2 и в камере преобразователя давления 6 принимает значение p, соответствующее размеру контролируемой детали. Преобразователь давления 6 в каждый момент времени преобразует текущую величину давления p воздуха в его камере в электрический сигнал u на его выходе.
При пуске устройства в момент времени сигнал от блока 5 управления переключает двухпозиционный клапан 4 в позицию, изолирующую измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 и камеру преобразователя давления 6 от источника 1 сжатого воздуха. При этом сжатый воздух, находящийся в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2 и в камере преобразователя давления 6, продолжает истекать в атмосферу через первичный преобразователь 2.
пд
2
пд
Для компенсации времени, необходимого для переключения двухпозиционного клапана 4 между позициями, сигнал и от преобразователя давления 6 подают на дифференциатор 8, формирующий на управляющем входе интегратора 7 сигнал, разрешающий интегрирование, в момент времени t, когда скорость изменения сигнала u принимает значение, отличное от нуля, т.е. в момент, соответствующий прекращению подачи сжатого воздуха в измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2.
тм
пор
пор
изм
пор
пд
2
пор
ннт
3
пор
пд
пор
к
иск
Давление p в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2 и в камере преобразователя давления 6 уменьшается от величины p до пороговой величины p, которая соответствует величине u, задаваемой компаратором 9 при настройке устройства. В зависимости от величины измерительного давления p и, следовательно, от размера контролируемой детали, время, за которое давление p достигает величины p, и форма кривой изменения давления p различны. Сигнал u, соответствующий давлению p, подается от преобразователя давления 6 на вход интегратора 7, который выполняет его интегрирование с момента t подачи на управляющий вход разрешающего сигнала от дифференциатора 8, и на вход компаратора 9, который сравнивает его с заранее заданной пороговой величиной u. На выходе интегратора 7 формируется текущее значение сигнала u интегратора, которое подается на запоминающий элемент 10. В момент времени t, когда давление p в камере преобразователя давления 6 уменьшается до величины p, сигнал u на выходе преобразователя давления 6 уменьшается до величины u и компаратор 9 подает разрешающий сигнал u на запоминающий элемент 10, который вносит в память искомое значение u суммарного сигнала интегратора.
иск
з
Таким образом, величина напряжения u, накопленного интегратором 7 к моменту времени t, записанная в память запоминающего элемента 10, соответствует размеру детали. Эта информация подается на коммутирующий элемент 11 и на цифровой индикатор 12.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить точность контроля и сортировки деталей по линейным размерам, не усложняя при этом конструкции устройства.