Устройство для контроля диаметров изделий

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (и) 1002831

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено l6.l2.81 (21) 3366613/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.03.83. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 07.03.83 (51)И. Кл.

Q Ol В 11/08

Гасударственный квинтет дв делан изобретений и отхрмтий (53) УДК531. .715.27 (088,8) т е

/ ,Жарков . - -, ;" :. - с

Р,",, i

Уральский электрсмеханический институт инжейероВ / железнодорожного транспорта (72) Авторы изобретения

В. М. Шаповалов, М. Д. Хованских и П (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к устройствам для контроля диаметров изделий, и может быть применено на железнодорожном транспорте, метрополитенах, в маши5 построении и других отраслях промышленности, Известны устройства для контроля диама тров иэделия, содержащие механический преобразователь, подпружиненный измери-,, т зльный стержень со щелевой диафрагмой, осветитель и волоконнооптический преобразователь с отсчетным устройством fl) .

Недостатком этого устройства является недостаточная высокая точность контроля, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство дпя контроля диаметров изделий, содержащее корпус с роликовыми опорами, подпру- 20 жиненный измерительный стержень с эакрепленным на нем светонепроницаемым экраном, волоконнооптический преобразователь и шкалу со светофильтрами (2).

Однако, вследствие построения волоконнооптического преобразователя иэ ленточных волоконных световодов, каналиэирующик световой поток, квантуюшнк переме- щение светового штриха и дискретно трансформирующих уровни квантования этого перемещения, точность контроля устройства и цена деления его шкалы ограничены значением, определяемым размерами входных торцов ленточных волоконных световодов в направлении перемещения щелевой диафрагмы. Это приводит к тому, что перемещение светового штриха в пределах размера входного торца одного ленточного волоконного световода на величину, меньшую этого размера, не приводит к изменению показания устройства, чем снижается точность контроля диаметров изделий. При этом построение входного торца волоконнооптического преобразователя из входных торцов ленточных волоконных световодов переменной толщины, разводка по заданному закону и группировка выходных торцов на отсчетном блоке в

3 1002831 4 световые и цифровые указатели значений цаемый экран 6 жестко закреплен на измеряемого диаметра изделия усложняют измерительном стержне 5, расположен конструхцию и технологию изготовления между осветителем 7 и входным торцом ус тройс тва. 17 волоконнооптического преобразоватеБель изобретения — повышение точнос- ля 10 и установлен параллельно торцу 17. ти контроля. . Преобразование контролируемого диаБель достигается тем, что в устройстве метра Д изделия 3 в перемещение Х недля контроля диаметров изделий на стороне прозрачного экрана 6 производится корпусветонепроницаемого экрана, создающей гра- сом 1 с двумя опорными роликами 2 и ницу раздела свет-тень выполнен срез по 1д измерительным стержнем 5, Укаэанное кривой, уравнение которой в прямоуголь- перемещение является нелинейной функциной системе хоординат ей контролируемого диаматра (фиг. 2) и определяется формулой

L=C-0,5YI Ê.Î,5 Х = С -0,5Д+0,5

z;=-с-o,áó(ê+î,б где оси координат Z u Y совпадают соответственно с направлением переме щения подпружиненного измерительного стержня и входным торцом волоконнооптического преобразователя; с -диаметр опорных роликов, мм;

8 -расстояние между осями опорных роликов, мм;

С -размер определяемый размерами корпуса, мм;

К вЂ статическ коэффициент преобразования устройства.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для контроля диаметров За изделий; на фиг. 2 — график функции преобразования диаметров изделий в перемещение измерительного стержня; на фиг. 3вид на светонепроницаемый экран, шкалу, входной и выходной торцы волоконноопти3$ ческого преобразователя.

Устройство для контроля диаметров иэделий (фиг. 1) содержит хорпус:1 с двумя опорными роликами 2, устанавливаеЮ мыми при контроле на цилиндричесхое изделие 3, подпружиненный пружиной 4 и установленный в корпус 1 подвижный измерительный стержень 5 со светонепроницаемым экраном 6, осветитель 7 с источником 8 электропитания и хнопхой 9

45 включения, волоконнооптический преобразователь 10, выполненный в виде регуляторного гибкого ленточного волоконного световода, отсчетный блок 11 со шкалой 3.2 отсчета и двумя пленочными светофильтрами 13. Измерительный стер« жень 5 снабжен стопорным механизмом, образованным рычагом 14 и пружиной L5. Йва пленочных светофильтра 13, например зеленого и красного цветов, зажаты между выходным торцом 16 волоконнооптического преобразователя

10 и шкалой 12 отсчета. Светонепронигде Д вЂ” диаметр измеряемого иэделия, мм; — расстояние между осями опорных роликов 2, мм;

d — диаметр опорных роликов 2, мм; (; — размер, определяемый размерами корпуса 1, мм.

Лальней шее преобразование перемещения .Х измерительного стержня 5 в координату Y (фиг. 3) крайней точки границы Ы раздела, освещенной световым потоком 19 и затемненной светонепроницаемым экраном 6 частей входного торца

17 волоконнооптического преобразователя

10 (границы раздела "свет-тень"), производится стороной 20 светонепроницаемого экрана 6. На этой стороне 20 выполнен .срез, параллельный кривой, уравнение которой в прямоугольной системе координатZ, и Y где (- статический коэффициент преобразования устройства, равный

/(Д.-д.i; (Д„;Д„)- диапазон изменения диаметров контролируемых изделий;

b — размер входного и выходного торцов волохоннооптического преобразователя 10.

Указанное выполнение среза стороны

20 обеспечивает линейную зависимость между перемещением Y границы 18 раздела «свет-тень на входном торце 17 волоконнооптического преобразователя

10 и диаметром контролируемого изделия

3, т. е. У КД.

Расчет числовых значений 7. для различных значений Y при заданных значениях K, d и С, т. е. получение необ2831 d

5 100 ходимых конструктивных данных для построения устройства, осуществляется на цвм.

Передача (трансформация) изображения (координат) границы 18 в изображение (коорцинаты) границы 21 разцела "светтень" на выходном торце 16 производится волоконнооптическим преобразователем

10, выполненными в вице регуляторного гибкого ленточного волокойного световоца <о

Размера ol входного и выходного торцов волоконнооптического преобразователя 10 устанавпивается много меньшим размера

Ь, т. е. Ь » a . Реапьно размер а может быть выбран из диапазона

0,005-0,1 мм,, а размер b определяется точностью контроля диаметров изделий и необходимой длиной шкалы 12 (десятки миллиметров). Выходной торец

17 волоконнооптического преобразователя 10 устанавливается перпендикулярно направлению перемещения измерительного стержня 5. Выходной торец 16 волокон. нооптического преобразователя 10 расположен рядом с отметками 22 шкалы 12 оптического блока 11, которым приписы вают значения и <, и „,..., и диаметра й. При этом перемещение границы 21 раздела свет-тень" на указателе отсчет ного блока 11 превышает изменение диа- о метра в К раз. границы 21 "свет-тень на выходном торце 16 волоконнооптического преобразователя — контролируемый диаметр Ll в норме, красный — контролируемый диаметр превышает норму). Граница светофильтров может быть установлена между любыми точками шкалы 12 и определяется нормами контролируемых значений диаметра изделий. Использование не двухцветных, а многоцветных пленочных светофильтров обеспечивает цветную сигнализацию не только указанных градаций качества (норма, не норма ), но и нахождение размера, например, в различных полях допусков.

Генерирование световых потоков 19 и

24 падающих на входной торец 17 локоннооптическ ого преобразователя 1 0 и шкалу 12 отсчетного блока 11, осушествляется осветителем 7, представленным источником излучения в видимой части спектра, например лампой накаливания. Светящаяся поверхность (тело накала) источника излучения расположена на прямой, проходящей через геометрический центр вхоцного торца волоконнооптического преобразователя перпендикулярно его поверхности. Замыкание электрической цепи осветителя 7 и источника 8 его электропитания при контропе диаметра Il произпится кнопкой > вкпючения. йля представления результатов измерения и контроля диаметра El предназначен отсчетный блок 11, состоящий из двух светофильтров 13 и шкалы 12. Эта шкала выполнена на накладке, с внутренней стороны которой нанесены отметки 22 и цифры 23 шкалы (на фиг. 3 отметки и цифры шкалы, а также светящаяся часть выходного торца волоконнооптического преобразователя 10 показаны в негативе). Цифры и отметки шкалы прозрачны и освещаются световым потоком 24. Число делений (отметок) шкалы определяется диапазоном изменения диаметров иэделий и точностью их контроля. Оцифровка отметок шкалы осуществляется в соответствии со значениями и, и,..., и „ диаметра й, а также с учетом удобства считывания результатов измерения и контроля диаметра й. Зажатые между шкалой

12 и выходным торцом 16 волоконнооптического преобразователя 10 пленочные светофильтры 13, например зеленого и красного цветов, используются для облег$5 чения контроля диаметров изделий 3 без считывания показаний огсчетного блока 1 1 (по принципу, например. зеленый цвет

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают опорные ролики 2 на контролируемое изделие 3. При нажатии на рычаг 14 сгопорного механизма измерительный стержень 5 с экраном 6 упирается в поверхность изделия 3. При отпускании рычага 14 измерительный стержень

5 с экраном 6 занимает фиксированное положение относительно корпуса 1 и axon=. ного торца l7 волоконнооптического преобразователя 10. Замыканием электрической цепи световые потоки 19 и 24, генерируемые осветителем 7 ° посылают на светоне.проницаемый экран 6, участок входного торца 17 волоконнооптического преобразователя 10, не закрытого экраном 6, и шкалу 12 отсчетного блока 11, подсвечивая ее штрихи и цифры. Световой поток

19, падающий на незакрытый экраном 9 участок входного торца 17 волоконнооптического преобразователя 10, канализируется волоконными световодами к выходному торцу 16 и образует световой поток на выходе волоконнооптического преобразователя 10. Положение указателя отсчетного блока 11 — границы 21 раздел

7 10028

«свет-тень" на выходном торце 16 воло— коннооптического преобразователя 10 определяет величину измеряемого- диаметра.

Выполнение на стороне.светонепронипв- емого экрана 6, создающей границу раздела "свет-тень по кривой, уравнение ко» торой в прямоугольной системе координат

2 = С-0,5Y/К+0,5 где оси координат 4 и (совпадают соответственно с направлением перемещения подпружиненного измерительного стержня и входным торцом волоконнооптического преобразователя;

J — диаметров опорных роликов, мм; — расстояние между осями опорных роликов, мм;

С вЂ” размер, определяемый размерами корпуса, мм;

К вЂ” статический коэффициен r преобразования устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Конюхов Н. E., П .ют А. А., Шаповалов В. М, Оптоэлектронные измерительные преобразователи. Л., Энергия, 1977, с. 138-140.

2. Авторское свидетельство СССР

N 3L6925, кл. (j 01 В 11/08, 1968 (прототип) . барс-015YI К+ 0,5

1й в предлагаемом устройстве позволяет повысить точность контроля, l

Формула изобре тения

Устройство для контроля диаметре изделий, содержащее корпус с роликовыми опорами, подпружиненный измерительный стержень с закрепленным на нем светонепроницаемым экраном, волоконнооптичжжий преобразователь и шкалу со светофильтрами, о т л и ч а ю щ е e c я тем, что, с целью повышения точности контроли, на стороне светонепроницаемого экрана, создающей гр, ницу раздела свет» тень, выполнен срез по кривой,.управле31 8 ние которой в прямоугольной системе координат

1002831

1002831

Составитель Л, Лобазова

Редактор Г. Безвершенко Техред А, Бабинеп Корректор Л. Бокшан

Заказ 1529/19 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

1Io делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4