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 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, дроссель, блок управления, интегратор, дифференциатор, компаратор, запоминающий элемент, коммутирующий элемент и цифровой индикатор.
На точность данного устройства негативное влияние оказывают колебания рабочего давления воздуха, подаваемого в измерительную камеру от источника сжатого воздуха. Устройство осуществляет преобразование измеряемого размера в результат интегрирования сигнала, отражающего изменение давления в измерительной камере в пределах временного интервала ее опустошения. Сначала в измерительной камере устанавливается измерительное давление, соответствующее измеряемому размеру, затем камеру опустошают в атмосферу через дроссель и интегрируют сигнал, отражающий давление воздуха в ней, на временном интервале, за который это давление уменьшается от измерительного до некоторого порогового значений. Изменение величины рабочего давления поступающего сжатого воздуха при измерении одной и той же детали приводит к изменению измерительного давления в измерительной камере. Время опустошения камеры, то есть время интегрирования, и, следовательно, результат интегрирования тоже изменяются, так как зависят от начального уровня давления воздуха в ней - измерительного давления. Это приводит к возрастанию погрешности измерительного устройства.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является пневмоэлектронное устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам (См. Патент РФ №154374, G01B 13/00, опубл. 20.08.2015), содержащее источник сжатого воздуха, сообщенный с ним первичный преобразователь с измерительной камерой, двухпозиционный клапан, блок управления, преобразователь давления, интегратор, дифференциатор, компаратор, запоминающий элемент, коммутирующий элемент и цифровой индикатор. При этом измерительная камера первичного преобразователя соединена с входом преобразователя давления и с выходом двухпозиционного клапана, вход которого соединен с источником сжатого воздуха.
Точность данного устройства также ограничена влиянием колебаний рабочего давления сжатого воздуха на результат измерений. В данном устройстве опустошение измерительной камеры осуществляют непосредственно через зазор между торцом измерительного сопла и поверхностью заслонки или измеряемой детали. Изменение рабочего давления поступающего от источника воздуха при измерении одного и того же размера приводит к изменению измерительного давления воздуха в измерительной камере, которое, в свою очередь, приводит к изменению временного интервала опустошения измерительной камеры, то есть пределов, и, следовательно, результата интегрирования. Вследствие этого устройство обладает высокой погрешностью измерения.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности пневмоэлектронного устройства для контроля и сортировки деталей по линейным размерам за счет уменьшения влияния колебаний рабочего давления на результат измерений.
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 пневмоэлектронное устройство для контроля и сортировки деталей по линейным размерам, содержащее источник сжатого воздуха, первичный преобразователь с измерительной камерой, двухпозиционный клапан, блок управления, преобразователь давления, интегратор, компаратор, запоминающий элемент, коммутирующий элемент и цифровой индикатор, оснащено пороговым элементом, вход которого соединен с выходом преобразователя давления, а выход соединен с управляющим входом двухпозиционного клапана и с управляющим входом интегратора.
Оснащение устройства пороговым элементом позволяет переключать двухпозиционный клапан и начинать процесс опустошения измерительной камеры в тот момент времени, когда нарастающий уровень давления воздуха в ней достигает заданного постоянного порогового значения, заведомо меньшего минимально возможного уровня измерительного давления при измерении детали наименьшего размера.
В отличие от прототипа, в котором переключение двухпозиционного клапана осуществляется блоком управления через заданное время, достаточное для того, чтобы течение воздуха через измерительную камеру приобрело установившийся режим, в котором и проявляется влияние колебаний рабочего давления на величину давления воздуха в измерительной камере, в предлагаемом устройстве переключение клапана происходит сразу по достижению уровнем давления заданного порогового значения, одинакового на всем измерительном диапазоне. Таким образом, изменение давления всегда начинается с одного и того же предварительно заданного уровня, и колебания рабочего давления не оказывают влияния на временной интервал опустошения измерительной камеры, то есть на пределы и, следовательно, результат интегрирования.
ИНТ
П
K
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, напряжения u на выходе порогового элемента 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, пороговый элемент 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 открытом состоянии соединяет источник 1 сжатого воздуха с измерительной камерой 3 первичного преобразователя 2, а закрытом положении - изолирует измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 от источника 1 сжатого воздуха. Измерительная камера 3 первичного преобразователя 2 соединена также с входом преобразователя давления 6, выход которого соединен с входом интегратора 7, а также с входами порогового элемента 8 и компаратора 9. Выход порогового элемента 8 соединен с управляющим входом двухпозиционного клапана 4 и 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. Управляющий вход двухпозиционного клапана 4 соединен также с блоком 5 управления.
ИСК
ПД
в
ПД
н
Формирование информации о принадлежности к той или иной размерной группе осуществляется в результате преобразования сигнала, отражающего уровень давления р в измерительной камере 3 первичного преобразователя 2, в величину напряжения u на выходе запоминающего элемента 10. Блок 5 управления подает сигнал начала измерения на двухпозиционный клапан 4, переводя его в открытое состояние и соединяя таким образом измерительную камеру 3 первичного преобразователя 2 с источником 1 сжатого воздуха. Электрический сигнал u преобразователя давления 6, отражающий величину давления р воздуха в измерительной камере 3, подается на интегратор 7, пороговый элемент 8 и компаратор 9. Пороговый элемент 8 срабатывает, когда давление р воздуха в измерительной камере 3 нарастает до заданного верхнего порогового значения р. Пороговый элемент 8 подает сигнал на управляющий вход двухпозиционного клапана 4, переключая его в закрытое состояние, и на управляющий вход интегратора 7, который при этом начинает интегрировать сигнал u. На выходе интегратора 7 появляется текущее значение суммарного сигнала, которое подается на запоминающий элемент 10. Когда давление р воздуха в измерительной камере 3 уменьшается до нижнего порогового значения р, срабатывает компаратор 9, который подает сигнал на управляющий вход запоминающего элемента 10, в память которого заносится текущее значение напряжения на его входе, т.е. результат интегрирования. Этот результат подается его на коммутирующий элемент 11 и цифровой индикатор 12.
Устройство работает следующим образом.
ПД
В исходном положении двухпозиционный клапан 4 изолирует источник 1 сжатого воздуха от измерительной камеры 3 первичного преобразователя 2, соединенной с камерой преобразователя давления 6, который непрерывно преобразует текущую величину давления р воздуха в измерительной камере 3 в электрический сигнал u, который с выхода преобразователя давления 6 поступает на входы интегратора 7, порогового элемента 8 и компаратора 9.
1
2
в
в
П
ПД
инт
Измеряемая деталь поступает на измерительную позицию. По сигналу блока 5 управления в момент времени t двухпозиционный клапан 4 переключается в открытое состояние, соединяя источник 1 сжатого воздуха с измерительной камерой 3 первичного преобразователя 2. Сжатый воздух поступает в измерительную камеру 3 и истекает в атмосферу через зазор первичного преобразователя 2. Давление р воздуха в измерительной камере 3 нарастает и в момент времени t достигает верхнего порогового значения р, которому соответствует уровень u напряжения, задаваемый с помощью порогового элемента 8 при настройке устройства. Пороговый элемент 8 срабатывает и подает разрешающий сигнал u на управляющий вход двухпозиционного клапана 4 и на управляющий вход интегратора 7. Двухпозиционный клапан 4 при этом переходит в закрытое состояние, изолируя источник 1 сжатого воздуха от измерительной камеры 3, в результате чего воздух перестает поступать в измерительную камеру 3, а заключенный в ней воздух продолжает истекать из нее в атмосферу через зазор первичного преобразователя 2. Одновременно интегратор 7 начинает интегрировать сигнал u преобразователя давления 6. На выходе интегратора 7 появляется текущий суммарный сигнал u, который подают на вход запоминающего элемента 10.
в
3
н
н
к
ИСК
ИНТ
Давление р воздуха в измерительной камере 3 уменьшается от верхнего порогового значения р и к моменту времени t достигает нижнего порогового значения р, которому соответствует уровень u напряжения, задаваемый компаратором 9 при настройке устройства. Компаратор 9 срабатывает и подает сигнал u на управляющий вход запоминающего элемента 10, в результате чего в память запоминающего элемента 10 заносится искомое значения u суммарного сигнала u интегратора 7.
ПД
ИСК
ПД
2
3
Скорость изменения давления р в измерительной камере 3, форма сигнала u, отражающего изменение давления р, и, следовательно, результат u интегрирования сигнала u на интервале от t до t зависят от размера измеряемой детали, поскольку воздух из измерительной камеры 3 истекает в атмосферу через измерительный преобразователь 2, пневмосопротивление которого определяется искомым размером детали.
ИСК
2
3
Таким образом, величина напряжения u, накопленного интегратором 7 за интервал от t до t, записанная в память запоминающего элемента 10, позволяет оценить размер 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.