УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ НАРУЖНОЙ СФЕРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR MEASUREMENT OF ROUGHNESS OF COMPONENT OUTER SPHERICAL SURFACE

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали, например сферической поверхности запирающего элемента шарового крана DN 40-150 мм, рабочих тел - шаров шарикоподшипников.
Известны устройства для измерения шероховатости поверхности (см. книгу И.В.Дунин-Барковский «Пьезопрофилометры и измерения шероховатости поверхности», 1961, М., Машгиз, с.261-262). Профилометр ДБ содержит головку, привод, усилитель с измерительным элементом. С помощью профилометра можно контролировать шероховатость цилиндрических поверхностей деталей, например валов диаметром от 19 мм.
Недостаток профилометра заключается в том, что он лишен приспособления для контроля у детали с наружной сферической поверхностью ее шероховатости.
Известно другое устройство (прибор) для контроля шероховатости цилиндрической поверхности детали (см. «Каталог продукции ЗАО НПФ «УРАН»). Устройство содержит датчик со щупом, соединенным с электронным прибором профилографом-профилометром, в котором происходит усиление электрического сигнала с датчика и его преобразование в цифровое значение и графическое изображение.
Недостаток устройства заключается в отсутствие в его комплекте приспособления для контроля и измерения у детали шероховатости ее сферической поверхности.
Известен также мерительный инструмент для контроля шероховатости сферической поверхности детали (см. Япония, патент №5-164506 А по кл. G01B 7/34, G01B 5/28, G01B 7/28, опубликовано 29 июня 1993 г.). Для измерения шероховатости деталь устанавливают на ложемент. Датчики, сканирующие ее поверхность, совершают поступательное и вращательное движение относительно контролируемой поверхности.
Недостаток известного инструмента заключается в том, что при контроле деталей с различными по величине диаметрами требуется для каждого размера детали свой ложемент.
Из известных устройств для контроля шероховатости поверхности сферической детали наиболее близким к заявленному объекту по своей сущности и выполняет функции является патент №5-164506 А (Япония).
Задачей предлагаемого изобретения является создание универсального быстро переналаживаемого устройства для использования его в процессе контроля шероховатости сферической поверхности детали при значительном количестве типоразмеров деталей (например, запирающих элементов шаровых кранов).
Поставленная задача для первого варианта решается тем, что в известном устройстве для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали, содержащем датчик, фиксирующий элемент для удержания датчика относительно контролируемой поверхности, профилограф-профилометр, опору для контролируемой детали, опора выполнена в виде плоского основания, на котором установлены и закреплены, по меньшей мере, три разнесенных друг от друга опорных ролика, один из которых горизонтальный, соединен с ним (с основанием) с возможностью поступательного движения в направлении к другим роликам и обратно, расположен под прямым углом к траектории его поступательного движения и снабжен приводом его вращения, а два других ролика объединены между собой с образованием V-образной формы разведенными концами кверху.
Поставленная задача для второго варианта решается тем, что в известном устройстве для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали, содержащем датчик, фиксирующий элемент для удержания датчика относительно контролируемой поверхности, профилограф-профилометр, опору для контролируемой детали, опора выполнена в виде плоского основания, на котором установлены и закреплены, по меньшей мере, три разнесенных друг от друга опорных ролика, один из которых, горизонтальный, соединен с ним с возможностью поступательного движения в направлении к другим роликам и обратно, расположен под прямым углом к траектории его поступательного движения, а два других ролика объединены между собой с образованием V-образной формы, разведенными концами кверху, устройство снабжено дополнительным рычагом второго рода, соединенным шарнирно одним концом с основанием, и четвертым роликом, снабженным приводом его вращения, соединенным подвижно со свободным концом рычага с возможностью поступательного движения относительно него.
Наличие в первом варианте устройства горизонтального приводного и отнесенных от него роликов V-образной формы позволило использовать его для деталей различных типоразмеров. На это направлено и выполнение приводного горизонтального ролика подвижным в поступательном движении в направлении к V-образным роликам и обратно. Последние не позволяют детали в процессе ее вращения скатываться вправо или влево относительно датчика, закрепленного в фиксирующем элементе. Конструкция устройства для первого варианта предназначена для измерения шероховатости наружной сферической поверхности более массивных деталей, т.е. запирающих элементов с большими DN. Массивные детали обеспечивают необходимое удельное давление на эластичную втулку и создают надежное фрикционное сцепление приводного ролика с контролируемой поверхностью детали. Наличие во втором варианте устройства горизонтального опорного ролика и разнесенных от него V-образных опорных роликов позволило использовать его для деталей различных типоразмеров. На это направлено и выполнение подвижным в поступательном движении в направлении к V-образным роликам и обратно горизонтального ролика. V-образные ролики не позволяют детали со сферической поверхностью скатываться вправо или влево относительно датчика, закрепленного в фиксирующем элементе. Наличие в устройстве рычага второго рода, соединенного шарнирно одним концом с основанием и другим концом с четвертым приводным роликом с возможностью поступательного движения относительно рычага, позволило контролировать шероховатость поверхности детали с помощью предлагаемого устройства с меньшими диаметрами запирающих элементов шаровых кранов. Упомянутые контролируемые детали имеют меньшую массу, поэтому для нормального (необходимого и достаточного) удельного давления массы детали на эластичное фрикционное кольцо необходимо создавать на приводной ролик дополнительную нагрузку. Эта нагрузка создается роликом с приводом, рычагом и элементом на рычаге, выполняющим функцию груза.
Технический результат заключается в повышении уровня технологической оснастки, в создании универсального быстропереналаживаемого устройства для использования его в процессе контроля шероховатости сферической поверхности детали при значительном количестве их типоразмеров (запирающих элементов шаровых кранов).
На приведенных чертежах иллюстрируется в качестве примера реализация предлагаемого изобретения «Устройство для измерения шероховатости наружной «сферической поверхности детали», подтверждающая возможность его промышленного применения при использовании всей совокупности признаков, где
на фиг.1 - схема устройства;
фиг.2 - вид на устройство сбоку (1-й вариант);
фиг.3 - вид Б на V-образные ролики;
фиг.4 - вид А;
фиг.5 - разрез В-В; ролик приводной;
фиг.6 - вид на устройство сбоку (2-й вариант);
фиг.7 - вид Г;
фиг.8 - приводной ролик на рычаге.
Устройство содержит датчик 1, закрепленный на штативе 2 с возможностью поворота и перемещения его в вертикальной плоскости относительно контролируемой сферической поверхности детали 3, представляющей собой запирающий элемент шарового крана или рабочее тело шарикоподшипника. Деталь 3 расположена на роликовой опоре 4 с нижним приводным роликом 5. Выходной электрический сигнал с датчика 1 при движении относительно него детали 3 поступает на профилограф-профилометр 6, откуда поступает на вход персонального компьютера 7. Выход компьютера 7 соединен с принтером 8 (см. фиг.1).
Вариант 1
Опора 4 для детали 3 содержит основание 9, выполненное по форме в виде прямоугольной плиты (си. фиг.4), ориентированной длинной стороной от ролика 5 к роликам 10, соединенным с основанием 9 посредством стойки 11 с круглой платформой 12. Ролики 10 объединены между собой с образованием V-образной формы для лучшей фиксации детали 3 со сферической поверхностью. Горизонтальный ролик 5 расположен на подвижной платформе 13, которая кинематически соединена с основанием 9 посредством ходового винта 14 с маховичком 15 на конце (см. фиг.2). Горизонтальный ролик 5, являясь одновременно и опорным, снабжен приводом 16 для его вращения. В кольцевой расточке ролика 5 расположена фрикционная втулка 17 (см. фиг.5).
Устройство по первому варианту работает следующим образом. Устанавливают деталь 3 со сферической наружной поверхностью на ролики 5, 10 таким образом, чтобы фрикционная втулка 17 на ролике 5 контактировала со сферической поверхностью. Затем подводят к упомянутой поверхности датчик 1 до соприкосновения с ней и включают привод 16 вращения ролика 5. За счет силы трения и вращающего момента начинает вращаться и взаимодействовать своей поверхностью с датчиком 1 деталь 3. Под действием колебаний щупа датчика 1 вырабатываются электрические сигналы, которые поступают в профилограф-профилометр 6, где происходит их усиление, и далее на вход компьютера 7, с выхода которого эти сигналы могут поступить на принтер 8, если таковой предусмотрен в технологической цепи.
Вариант 2
Опора 4 для детали 3 содержит основание 9 с опорным и горизонтальным роликом 18 и V-образно расположенными роликами 10. Ролик 18 установлен на подвижной платформе 13, которая кинематически соединена с основанием 9 посредством ходового винта 14 с маховичком 15 на конце (см. фиг.6, 7). Для вращения (поворота) детали 3 относительно своей геометрической оси в конструкции устройства предусмотрен верхний приводной ролик 19 с э/приводом 20, установленный на рычаге 21 с возможностью поступательного принудительного движения относительно него. Рычаг 21 шарнирно соединен со стойкой 22, которая соединена неподвижно с основанием 9. На рычаге 21 между приводным роликом 19 и шарниром расположен элемент 23 с возможностью поступательного движения вдоль рычага и стопорения винтом 24, выполняющий функцию груза. Верхний привод стопорят относительно рычага 21 винтом 25. Для надежного сцепления ролика 19 и поверхностью детали 3 на нем установлено эластичное кольцо 26 круглого сечения.
Устройство по второму варианту работает следующим образом. Деталь 3 со сферической наружной поверхностью укладывают на ролики 10, 18 таким образом, чтобы сферическая поверхность опиралась на все три ролика. Затем подводят до соприкосновения с поверхностью детали 3 приводной ролик 19 на рычаге 21 таким образом, чтобы эластичное кольцо 26 на ролике 19 соприкасалось со сферической поверхностью детали 3, верхний привод стопорят относительно рычага 21 и включают э/привод 20. Через эластичное кольцо 26 вращающий момент от ролика 19 сообщается детали 3 и начинает ее поворачивать. Щуп датчика 1, введенный в соприкосновение с поверхностью детали 3, вырабатывает электрические сигналы, которые поступают на профилограф-профилометр 6. Если сцепление ролика 19 с деталью недостаточно устойчивое, то для его усиления перемещают элемент 23 в направлении к ролику 19, предварительно ослабив винт 24. После этого винт 24 стопорят относительно рычага 21.
Перечень позиций к заявке на предлагаемое изобретение
«Устройство для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали»
1 - датчик
2 - штатив
3 - деталь
4 - опора роликовая
5 - ролик приводной (нижний)
6 - профилограф-профилометр
7 - компьютер персональный
8 - принтер
9 - основание
10 - ролики (V-обр.)
11 - стойка
12 - платформа круглая
13 - платформа подвижная
14 - винт
15 - маховичок
16 - э/привод
17 - втулка
18 - ролик опорный
19 - ролик приводной
20 - э/привод
21 - рычаг
22 - стойка
23 - груз
24 - винт
25 - винт
26 - кольцо эластичное