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 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 на случайную величину. Это вносит в результат измерения случайную погрешность и приводит 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 линейным размерам (см. Патент РФ №139662, G01B 13/00, 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.
При измерении с помощью данного устройства размер детали определяют по времени, за которое воздух из измерительной камеры порогового элемента стравливается в атмосферу. Датчики Холла, входящие в состав порогового элемента, имеют определенную погрешность регистрации изменения магнитного поля, создаваемого сердечником, вследствие чего момент достижения давлением в камере порогового элемента опорной величины определяется с погрешностью, что может привести к попаданию детали в несоответствующую размерную группу.
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 измерения и надежности контроля и сортировки деталей по линейным размерам.
Указанный технический результат достигается тем что, пневмоэлектронное устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам, содержащее источник сжатого воздуха, сообщенный с ним первичный преобразователь с измерительной камерой, компаратор, дроссель, двухпозиционный клапан, блок управления, коммутирующий элемент и цифровой индикатор, снабжено преобразователем давления, интегратором, дифференциатором и запоминающим элементом, причем вход преобразователя давления соединен с измерительной камерой первичного преобразователя через двухпозиционный клапан, а выход соединен со входами компаратора, интегратора и дифференциатора, выходы компаратора и интегратора соединены со входами запоминающего элемента, выход которого соединен с коммутирующим элементом и цифровым индикатором, а выход дифференциатора соединен с управляющим входом интегратора.
иск
иск
Введение в конструкцию устройства интегратора позволяет использовать в качестве информативного параметра площадь, ограниченную кривой изменения давления, что повышает чувствительность и, соответственно, точность устройства. Результат измерения определяют по величине u, которой достигает напряжение на выходе интегратора за время измерительного цикла. Величина напряжения u соответствует площади S, ограниченной кривой изменения давления p в камере преобразователя давления на интервале интегрирования. Повышение точности обусловлено тем, что при определении размера детали по площади, ограниченной кривой изменения давления, учитывают не только время изменения давления от величины измерительного давления до пороговой величины, но и форму кривой изменения этого давления, которая существенно отличается для деталей различного размера. Введение в конструкцию устройства дифференциатора позволяет компенсировать погрешность, обусловленную разбросом времени переключения двухпозиционного клапана, поскольку дифференциатор определяет истинное время переключения клапана по изменению скорости изменения давления p, что также повышает точность измерения и, соответственно, надежность контроля и сортировки деталей.
инт
к
На фиг. 1 представлено пневмоэлектронное устройство 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, сообщенный с ним первичный преобразователь 2 с измерительной камерой 3, соединенный с двухпозиционным клапаном 4, один выход которого подключен к преобразователю давления 5, а второй выход через дроссель 6 сообщен с атмосферой, блок 7 управления, соединенный с двухпозиционным клапаном 4, интегратор 8, компаратор 9, дифференциатор 10, входы которых соединены с выходом преобразователя давления 5, запоминающий элемент 11, входы которого соединены с выходами интегратора 8 и компаратора 9, а выход соединен с коммутирующим элементом 12 и цифровым индикатором 13, причем выход дифференциатора 10 соединен с управляющим входом интегратора 8.
Устройство также содержит фильтр 14 со стабилизатором 15 для питания первичного преобразователя 2.
Двухпозиционный клапан 4 соединяет преобразователь давления 5 с измерительной камерой 3 первичного преобразователя 2, либо через дроссель 6 с атмосферой. Управление двухпозиционным клапаном 4 осуществляется блоком 7 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 11. Блок 7 управления подает сигнал начала измерения на двухпозиционный клапан 4, переключая его в позицию, соединяющую камеру преобразователя давления 5 с атмосферой через дроссель 6. Электрический сигнал изменения давления в камере преобразователя давления 5 подается на интегратор 8, компаратор 9 и дифференциатор 10. Дифференциатор 10 подает разрешающий сигнал на управляющий вход интегратора 8, когда скорость изменения давления в камере преобразователя давления 5 принимает значение, отличное от нуля. На выходе интегратора 8 устанавливается текущее значение накопленного напряжения, которое подается на запоминающий элемент 11. Компаратор 9, по достижении величиной напряжения на выходе преобразователя давления 5 пороговой величины, подает разрешающий сигнал на запоминающий элемент 11, который запоминает текущее значение напряжения на его входе и подает его на коммутирующий элемент 12 и цифровой индикатор 13. Устройство работает следующим образом.
изм
изм
После установки детали на измерительную позицию давление в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2 принимает значение p, соответствующее контролируемому размеру. В исходном положении двухпозиционный клапан 4 соединяет измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 с камерой преобразователя давления 5, в которой также устанавливается давление величиной p.
п.д.
Преобразователь давления 5 в каждый момент времени преобразует текущую величину давления p воздуха в его камере в электрический сигнал u.
1
При пуске устройства в момент времени t сигнал с блока 7 управления переключает двухпозиционный клапан 4 в позицию, при которой воздух, находящийся в камере преобразователя давления 5, начинает стравливаться через дроссель 6 в атмосферу.
п.д.
2
п.д.
Поскольку двухпозиционный клапан 4 имеет некоторый разброс времени переключения между позициями, сигнал от преобразователя давления u подают на дифференциатор 10, формирующий на управляющем входе интегратора 8 разрешающий сигнал в момент времени t, когда скорость изменения сигнала u принимает значение, отличное от нуля, т.е. в истинный момент начала стравливания воздуха из камеры преобразователя давления 5 в атмосферу.
изм
пор
пор
изм
пор
п.д.
2
пор
инт
3
пор
п.д.
пор
к
иск
Давление p в камере преобразователя давления 5 уменьшается от величины p до пороговой величины p, которая соответствует величине u, задаваемой для компаратора 9 при настройке устройства. В зависимости от величины измерительного давления p время, за которое давление p в камере преобразователя давления 5 достигает величины p, и форма кривой изменения давления p различны. Сигнал u, соответствующий давлению p, подается от преобразователя давления 5 на вход интегратора 8, который выполняет его интегрирование с момента t подачи на управляющий вход разрешающего сигнала от дифференциатора, и на вход компаратора 9, который сравнивает его с заранее заданной пороговой величиной u. На выходе интегратора 8 формируется текущее значение накопленного напряжения u, которое подается на запоминающий элемент 11. В момент времени t, когда давление p в камере преобразователя давления 5 уменьшается до величины p, сигнал u на выходе преобразователя давления 5 уменьшается до величины р и компаратор 9 подает разрешающий сигнал u на запоминающий элемент 11, который запоминает искомое значение u напряжения, которое подается на его вход от интегратора 8.
иск
3
Таким образом, напряжение u, накопленное интегратором 8 к моменту времени t и записанное в память запоминающего элемента 11, соответствует размеру детали. Эта информация подается на коммутирующий элемент 12 и на цифровой индикатор 13.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить точность и надежность контроля и сортировки деталей по линейным размерам, не усложняя при этом конструкции устройства.