ВИБРОКОНТАКТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Предложение относится к измерительной технике в технологии машиностроения и может использоваться для контроля размеров деталей.
Виброконтактные измерительные устройства известны, например, из авт.св. СССР: №1348633 G 01 В 7/00, 7/28, 1987 (1); №947627 G 01 В 7/00, 7/28, 1980 (2).
Наиболее близким аналогом является виброконтактное измерительное устройство по источнику 1. Оно содержит корпус, вибратор в виде электромагнита возбуждения, блок измерения амплитуды виброколебаний с катушкой индуктивности, наконечник и упругие подвески. Кроме электромагнита возбуждения в вибратор входят две рамки, одна из которых связана с наконечником. Блок измерения амплитуды виброколебаний выполнен в виде связанных с рамками двух узлов, разделенных упругой подвеской. Наконечник, якорь электромагнита возбуждения вибратора и сердечник катушки индуктивности блока измерения амплитуды виброколебаний не соединены между собой. Упругими подвесками к корпусу прикреплены рамки вибратора. Каждая упругая подвеска выполнена в виде вертикально расположенной сплошной пластины.
В процессе измерения амплитуда виброколебаний рамки, связанной с наконечником, ограничена поверхностью контролируемой детали и несет информацию о его размере, а амплитуда виброколебаний другой рамки не зависит от параметров детали и не меняется в процессе измерения. Сигнал на выходе узла этой рамки блока измерения амплитуды виброколебаний не меняется и является опорным.
Однако известное виброконтактное измерительное устройство не обеспечивает необходимую точность измерения размеров деталей в виду не жесткости его колебательной системы: наконечник - вибратор - сердечник катушки индуктивности блока измерения амплитуды виброколебаний. Это связано с возникновением поперечных колебаний рамок вибратора, которые вносят искажения в амплитуды виброколебаний. Низкая жесткость колебательной системы особенно отрицательно сказывается при измерениях в процессе прерывистой обработки деталей, когда наконечник ударяется о кромки деталей.
Патентуемое решение направлено на создание чувствительного, быстродействующего, с наименьшими габаритами виброконтактного измерительного устройства.
Технический результат, на достижение которого направлено предложение, состоит в повышении точности измерения размеров детали за счет увеличения жесткости колебательной системы (наконечник - вибратор - сердечник катушки индуктивности блока измерения амплитуды виброколебаний) виброконтактного измерительного устройства.
Для достижения этого, согласно п.1 формулы, наконечник, якорь электромагнита возбуждения вибратора и сердечник катушки индуктивности блока измерения амплитуды виброколебаний жестко соединены между собой, образуя измерительный шток, прикрепленный к корпусу посредством упругих подвесок.
Измерительный шток, объединяя в единое целое составляющие колебательной системы, увеличивает ее жесткость, обеспечивая высокую чувствительность устройства при прикреплении измерительного штока к корпусу посредством упругих подвесок. При такой жесткой колебательной системе не возникают поперечные колебания ее элементов, что повышает точность измерений. Отсутствие этих колебаний и демпфирование измерительного штока упругими подвесками и массой самого штока
способствуют повышению точности измерения при ударах наконечника о кромки деталей в процессе прерывистой их обработки.
В соответствии с п.2 формулы каждая упругая подвеска выполнена в виде мембраны с двумя радиальными противоположно расположенными вырезами. Такое выполнение способствует обеспечению необходимой точности измерения устройством за счет высокой чувствительности мембраны к виброколебаниям измерительного штока, благодаря большой двусторонней гибкости несплошного тела мембраны в процессе измерения.
Согласно п.3 формулы катушка индуктивности блока измерения амплитуды виброколебаний имеет две обмотки с противоположными намотками. Такое выполнение позволяет уменьшить длину патентуемого устройства, повысить его компактность за счет возможности использования одного сердечника с большим ходом при наличии одной катушки индуктивности.
Патентуемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 показан его общий вид; на фиг.2 - то же, разрез по А-А с видом на мембрану - упругую подвеску.
Виброконтактное измерительное устройство содержит корпус 1, расположенный в нем вибратор в виде электромагнита возбуждения, включающего катушку 2 и якорь 3, блок измерения амплитуды виброколебаний с сердечником 4 и катушкой индуктивности 5, связанной кабелем 6 с регистратором сигналов 7, наконечник 8 и две упругие подвески 9 и 10. Каждая упругая подвеска выполнена в виде горизонтально расположенной мембраны (фиг.2) с двумя радиальными вырезами 12 и 13, противоположно расположенными относительно измерительного штока. Мембрана 9 прикреплена к корпусу между наконечником 8 и электромагнитом возбуждения вибратора, охватывая стержень 11 измерительного штока, соединяющий наконечник и якорь 3. Мембрана 10 прикреплена к корпусу между сердечником 4 и торцем корпуса, охватывая соответствующий участок измерительного штока. Стержень 11
измерительного штока, соединяющий наконечник 8 и якорь 3, расположен в центральном отверстии магнитопровода 14 электромагнита возбуждения вибратора.
Катушка индуктивности 5 имеет две, расположенные друг над другом обмотки с противоположными намотками, а сердечник 4 расположен вдоль этих обмоток.
Виброконтактное измерительное устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения на катушку 2 электромагнита возбуждения вибратора возбуждаются виброколебания якорю 3 и всему измерительному штоку, расположенному в упругих подвесках - мембранах 9 и 10. Возбуждаемые виброколебания направлены вдоль измерительного штока и сообщают ему возвратно-поступательные перемещения. В виду его жесткости не возникает поперечных колебаний, которые бы влияли на снижение точности измерений. Благодаря вырезам 12 и 13, мембраны легко изгибаются, не оказывая сопротивление виброколебаниям измерительного штока, что обеспечивает высокую чувствительность устройства.
В катушке индуктивности 5 блока измерения амплитуды виброколебаний индуцируется ЭДС, пропорциональная изменению скорости магнитного потока, создаваемого сердечником 4.
В процессе измерений размеров обрабатываемых деталей наконечник 8 измерительного штока контактирует с измеряемой поверхностью. При этом в зависимости от изменения размеров деталей изменяется амплитуда виброколебаний измерительного штока, в том числе сердечника 4. Изменение амплитуды виброколебаний сердечника 4 приводит к изменению ЭДС, что по кабелю 6 передается регистратору сигналов 7 с последующей выдачей показаний измерений в удобочитаемой форме.
При измерении деталей в процессе их прерывистой обработки удары наконечника о кромки деталей гасятся массой самого измерительного штока в виду отсутствия в колебательной системе не жестко связанных элементов, что повышает точность измерений.
Таким образом, разработано виброконтактное измерительное устройство, в котором увеличена жесткость колебательной системы, что повысило точность измерения деталей; устройство отличается быстродействием и компактностью.