УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ACTIVE MONITORING DEVICE OF CYLINDRICAL SURFACES

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для активного контроля цилиндрических поверхностей, основанных на способе обкатки измерительным роликом в процессе механической обработки непосредственно на рабочих местах, например в процессе шлифования шеек коленчатых валов.
Известно устройство [1], реализующее способ измерения диаметров деталей вращающимся измерительным роликом, содержащее датчик частоты вращения детали, измерительный ролик, связанный с преобразователем угла поворота, и светоизлучающий осциллограф.
Недостатком указанного устройства является низкая точность измерения из-за проскальзывания ролика по измеряемой поверхности, так как ролик передает крутящий момент к преобразователю, а это, в свою очередь, вызывает подтормаживание измерительного ролика и его проскальзование по поверхности измеряемой детали. Кроме того, практически невозможно установить измерительный ролик так, чтобы оси вращения ролика и детали были параллельны, а непараллельность приводит к дополнительному существенному проскальзыванию ролика. Измерение временных характеристик импульсов, поступающих от датчика частоты вращения детали и преобразователя числа оборотов ролика, на экране осциллографа приводит к значительным погрешностям в процессе измерения, так как невозможно визуально точно измерить переменные величины, по которым вычисляется диаметр изделия.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для измерения диаметров изделий [2], содержащее измерительный ролик с датчиком частоты вращения, причем ролик укреплен посредством пластины на держателе. Кроме того, оно содержит первый счетчик импульсов, датчик частоты вращения изделия, второй и третий счетчики импульсов, генератор тактовых импульсов, буферный регистр, первый и второй триггеры и вычислитель диаметров.
Недостатком указанного устройства является также низкая точность измерения, так как измерительный ролик кинематически связан с преобразователем угла поворота и имеет одну степень свободы. Такая связь приводит к повышению проскальзывания ролика по измеряемой поверхности при передаче крутящего момента к преобразователю, что приводит к подтормаживанию измерительного ролика. Отсутствие дополнительной степени свободы измерительного ролика способствует снижению надежности и точности измерения, вследствие износа поверхности ролика и непараллельности оси вращения ролика и измеряемой детали.
Технический результат - повышение надежности устройства и точности контроля цилиндрических поверхностей в процессе обработки.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для активного контроля цилиндрической поверхности изделия содержит счетчик импульсов, буферный регистр памяти и вычислитель.
Особенностью предлагаемого устройства является то, что подпружиненный измерительный ролик соединен с основным держателем посредством (свободно вращающейся в двух плоскостях) крестовины, со счетчиком частоты вращения подпружиненного измерительного ролика, с входами первого элемента «НЕ», одновибратора и первым входом второго элемента «И», выход датчика корректировки угла поворота подпружиненного измерительного ролика соединен со вторым входом первого элемента «И», выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, выход которого соединен с входом буферного регистра памяти, выход которого соединен с адресным входом табличного вычислителя, выход которого соединен с входом цифрового индикатора, выход первого элемента «НЕ» соединен с первым входом первого элемента «И», выход одновибратора соединен с входом второго элемента «НЕ» и с входом разрешения записи буферного регистра памяти; выход второго элемента «НЕ» соединен со вторым входом второго элемента «И», выход которого соединен с входом установки в нуль двоичного счетчика.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана механическая часть, на фиг.2 - электронная, а на фиг.3 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие работу электронной части устройства.
Механическая часть устройства содержит основной держатель 1, на одном конце которого закреплена в подшипниках крестовина 2, к свободным концам которой также через подшипники крепится одним концом держатель 3, на другом конце которого размещен подпружиненный измерительный ролик 4. Ближе к окружности подпружиненный измерительный ролик 4 имеет сквозное отверстие 5, а на держателе 3 с разных сторон размещены отверстия (причем все три отверстия находятся на равных расстояниях и на одном радиусе от оси вращения подпружиненного измерительного ролика 4), светодиод 6 и фотоприемник 7, образующие датчик 8 частоты вращения подпружиненного измерительного ролика 4.
Электронная часть устройства состоит из датчика 8 частоты вращения подпружиненного измерительного ролика, выход которого соединен с входами первого элемента «НЕ» 9 и входом одновибратора 10, а также с первым входом второго элемента «И» 11. Выход первого элемента «НЕ» 9 соединен с первым входом первого элемента «И» 12, ко второму входу которого подсоединен выход датчика 13 корректировки угла поворота подпружиненного измерительного ролика 4. Выход первого элемента «И» 12 соединен со счетным первым входом двоичного счетчика 14, выход которого соединен с входом буферного регистра памяти 15, выход которого соединен с адресным входом табличного вычислителя 16, выход которого, в свою очередь, соединен с входом цифрового индикатора 17. Выход одновибратора 10 соединен с входом второго элемента «НЕ» 18 и с входом разрешения записи буферной памяти 15. Выход второго элемента «НЕ» 18 соединен со вторым входом второго элемента «И» 11, выход которого соединен со вторым входом двоичного счетчика 14.
Устройство работает следующим образом. Подпружиненный измерительный ролик 4 прижимается к поверхности измеряемой детали. Крестовина 2 придает подпружиненному измерительному ролику 4 две дополнительные степени свободы, за счет чего ролик 4 имеет возможность катиться по измеряемой поверхности по наименьшей окружности и принимает параллельное положение с осью обрабатываемой детали. При вращении подпружиненного измерительного ролика 4 по поверхности измеряемой детали сигнал от светодиода 7 проходит через отверстие в держателе 3 в момент совпадения этого отверстия с отверстием в подпружиненном измерительном ролике 4, попадает также через отверстие в держателе 3 (но уже с противоположной стороны) на фотоприемник 6, который вырабатывает сигнал А (фиг.3). Светодиод 7 и фотоприемник 6 образуют датчик 8 частоты вращения подпружиненного измерительного ролика 4. Сигнал А с выхода датчика 8 частоты вращения одновременно запускает одновибратор 10, выходной сигнал В которого поступает на вход второго элемента «НЕ» 18, выходной сигнал D с первого элемента «НЕ» 9 поступает на первый вход элемента «И» 12, а на второй вход первого элемента «И» поступает сигнал С от датчика 13 корректировки угла поворота подпружиненного измерительного ролика 4, на выходе первого элемента «И» образует сигнал Е, который поступает на вход обнуления двоичного счетчика 14 и устанавливает его в состояние «0», с выхода которого счетные импульсы, имеющие форму F, поступают на вход буферного регистра памяти 15.
Выходной импульс В одновибратора 10 поступает на вход разрешения записи буферного регистра памяти 15 и разрешает перезапись двоичного кода с двоичного счетчика 14 в буферную память 15, причем сигнал В имеет длительность меньше, чем половина длительности импульса А. Двоичный код с выхода буферного регистра памяти 15 поступает на адресный вход табличного вычислителя 16, в ячейках которого хранятся предварительно рассчитанные значения диаметров деталей по формуле [3]:
,
где D - диаметр измеряемой детали; d - диаметр измерительного ролика; k - коэффициент пропорциональности; N - число измерительных импульсов за период измерения, равный одному обороту подпружиненного измерительного ролика 4.
С выхода табличного вычислителя 16 данные поступают на вход цифрового индикатора 17, где и отображаются в цифровом виде параметры измеряемой детали.
ЛИТЕРАТУРА
1. А.с. №1404806, МКИ G01B 7/12. Способ измерения диаметров деталей вращающимся измерительным роликом / В.Ш.Магдеев и В.А.Воробьев (СССР), опубл. 23.06.1988, бюл. №23.
2. А.с. №1298521, МКИ G01B 7/12. Устройство для измерения диаметров изделий / В.Ш.Магдеев и В.А.Воробьев (СССР), опубл. 23.03.1987, бюл. №11.
3. А.с. №1404805, МКИ G01B 7/12. Способ измерения диаметров цилиндрических изделий / Ю.В.Моисеев и В.А.Поцелуев (СССР), опубл. 23.06.1988, бюл. №23