УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ДЕТАЛИ ТИПА ОБОЛОЧКА ВРАЩЕНИЯ
DEVICE FOR MEASUREMENT OF WALL THICKNESS PART TYPE SHELL OF REVOLUTION

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, к технике метрологического обеспечения и преимущественно может быть использовано для измерения толщины стенки длинномерных пустотелых деталей вида замкнутых оболочек вращения.
Известно устройство для измерения толщины стенок деталей с криволинейными поверхностями (патент CN 201016689, G01B 5/06; G01B 5/02, опубл. 06.02.2008). Устройство содержит основание, на котором установлена измерительная головка с закрепленными на ней базовым упором и индикатором.
Известно также устройство для измерения толщины стенки пустотелой цилиндрической детали, выбранное в качестве прототипа заявляемого устройства (патент РФ №2201576, G01B 5/06, G01B 5/02, опубл. 27.03.2003). Устройство содержит основание с направляющей, на котором размещены подвижный базирующий узел с роликовой опорой и поворотно-прижимным устройством, а также кронштейн, в котором на оси, параллельной основанию, установлена поворотная измерительная головка с закрепленными на ней базовым упором и индикатором.
К недостаткам аналога и прототипа относятся:
- конструкция устройства не позволяет выполнить измерение толщины стенки изделия типа оболочка вращения с криволинейным профилем, в том числе оболочек типа параболоид и оболочек, образованных поверхностями второго порядка;
- недостаточная точность позиционирования по контрольным сечениям изделия, т.к. в конструкции устройства не предусмотрены системы контроля линейного перемещения;
- недостоверность результатов измерения толщины стенки, т.к. невозможно совместить в одной плоскости измерения ось изделия с осью базового упора и индикатора;
- контроль толщины стенки выполняется посредством контакта щупа индикатора с поверхностью изделия. В процессе эксплуатации изнашивается контактная поверхность щупа. Таким образом, изменение формы контактной поверхности щупа непосредственно влияет на точность измерения;
- низкая производительность устройства, поскольку измерение толщины стенки проводится ручным способом.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение высокой точности измерения толщины стенки изделия типа оболочка вращения, повышение производительности труда за счет уменьшения трудозатрат и времени путем автоматизации процесса измерения.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
1. Устройство для измерения толщины стенки детали типа оболочка вращения содержит основание с направляющими, на котором размещены подвижный базирующий узел с роликовой опорой и поворотно-прижимным устройством, кронштейн, на оси которого установлена поворотная измерительная головка с закрепленным на ней базовым упором, отличающееся тем, что подвижный базирующий узел снабжен датчиками контроля линейных перемещений и серводвигателями и имеет возможность перемещения по двум взаимно перпендикулярным осям устройства, поворотная измерительная головка оснащена лазерным датчиком, датчиком контроля угловых перемещений и серводвигателем, выходы серводвигателей базирующего узла и поворотной измерительной головки связаны с входами сервоусилителей, а выходы сервоусилителей, лазерного датчика, датчика контроля угловых перемещений, датчиков контроля линейных перемещений связаны с входами блоков интерфейсов компьютера.
2. Устройство для измерения толщины стенки детали типа оболочка вращения по п. 1, отличающееся тем, что кронштейн и поворотная измерительная головка снабжены котировочными винтами.
3. Устройство для измерения толщины стенки детали типа оболочка вращения по п. 1, отличающееся тем, что подвижный базирующий узел и поворотная измерительная головка снабжены бесконтактными индуктивными переключателями.
Снабжение устройства лазерным датчиком позволяет исключить влияние погрешности формы щупа индикатора на погрешность измерения, к тому же применение лазерного датчика с функцией двухмерного сканера дает возможность контролировать расположение верхней точки окружности в поперечном сечении детали.
Снабжение подвижного базирующего узла механизмом перемещения по двум взаимно перпендикулярным осям устройства позволяет совместить в одной плоскости измерения ось изделия, ось базового упора и луч лазерного датчика, что необходимо для получения достоверных результатов измерения толщины стенки.
Применение датчиков контроля линейного и углового перемещения позволяет повысить точность позиционирования измеряемого изделия.
Оснащение установки серводвигателями, датчиками контроля линейных и угловых перемещений, лазерным датчиком, компьютером позволяет автоматизировать процесс измерения толщины стенки, тем самым увеличив его производительность, и уменьшить трудозатраты и время.
Предлагаемое изобретение представлено на чертежах,
где на Фиг. 1 показан главный вид устройства;
на Фиг. 2 показан вид сверху;
на Фиг. 3 показана блок-схема взаимосвязей компьютера с управляемыми элементами установки и согласующими элементами.
Устройство содержит (см. Фиг. 1, 2) основание 1 с направляющими 2, на котором размещены подвижный базирующий узел 3 с роликовой опорой 4, датчиками контроля линейного перемещения 5 и кронштейн 6, на оси 7 которого установлены датчик контроля угловых перемещений 8 и поворотная измерительная головка 9 с закрепленными на ней базовым упором 10 и лазерным датчиком 11. Подвижный базирующий узел имеет возможность перемещения по двум взаимно перпендикулярным осям, а поворотная измерительная головка имеет возможность углового перемещения. Подвижный базирующий узел и поворотная измерительная головка снабжены серводвигателями 12, связанными (см. Фиг. 3) с сервоусилителями 13. Выходы серводвигателей связаны с входами сервоусилителей, а выходы сервоусилителей и выходы датчиков контроля линейного перемещения, датчика контроля угловых перемещений и лазерного датчика связаны с входами блоков интерфейсов 14 компьютера 15. Для исключения перекосов детали 16 в процессе измерения устройство снабжено поворотно-прижимным устройством 17, размещенным на подвижном базирующем узле и выполненным в виде откидного кронштейна с прижимными роликами на конце. Кронштейн и поворотная измерительная головка снабжены котировочными винтами 18 для совмещения в одной плоскости луча 19 лазерного датчика, оси базового упора с продольной осью устройства 20. Для исключения аварийных ситуаций подвижный базирующий узел и поворотная измерительная головка оснащены бесконтактными индуктивными переключателями 21.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
На роликовую опору 4 базирующего узла 3 устанавливают измеряемую деталь 16, опускают прижимной ролик поворотно-прижимного устройства 17, который прижимает измеряемую деталь к роликовой опоре базирующего узла с постоянным усилием. На компьютере 15 оператор запускает управляющую программу измерения. С помощью управляющей программы оператор включает серводвигатели 12, посредством которых осуществляется перемещение базирующего узла 3 с измеряемой деталью 16 в зону измерительной головки 9 и базирует луч 19 лазерного датчика 11 по торцу измеряемой детали 16. Далее оператор через управляющую программу задает перемещение базирующего узла 3 с измеряемой деталью 16 от торца к носовой части. При этом базовый упор 10 копирует внутреннюю поверхность измеряемой детали 16, а луч 19 лазерного датчика 11 сканирует наружную поверхность. Шаг сканирования задает оператор в управляющей программе. В процессе измерения на интерфейсные блоки 14 компьютера 15 поступает информация с выходов датчиков контроля линейных перемещений 5, с выхода датчика контроля угловых перемещений 8 и с выхода лазерного датчика 11. В управляющей программе заложен алгоритм перевода поступающей информации в действительный размер толщины стенки измеряемой детали 16.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства позволяет проводить измерения толщины стенки детали типа оболочка вращения с высокой степенью достоверности, повысить производительность контрольно-измерительной операции и исключить возможность возникновения дефектов на поверхности изделия от контрольно-измерительного оборудования.