Способ контроля шага резьбы ходовых винтов

 

Изобретение относится к контг -- рольно-измерительной технике и точному приборостроению. Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля шага резьбы ходовых винтов за счет исключения погрешности контактирования механического щупа с по верхностью ходового винта и увеличения скорости измерения. Способ заключается в установке винта в центрах передней и задней бабок, повороте винта, перемещении вдоль оси винта каретки, связанной с интерферометром , формировании опорного и измерительного пучков с получением первой интерференционной картины, считывании интерференционных полос с получением фотоэлектрических сигналов , вьщелении из измерительного пучка дополнительного пучка, который является оптическим щупом. Сканируют им винт, получают вторую интерференционную картину, сдвинутую по фазе S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) yg 4 С О1 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4101932/24-28 (22) 06.06.86 (46) 23.01.88. Бюл. В 3 (71) Институт электроники AH БССР (72) В.К. Александров, Ю.Н. Биенко, А.Л. Старков и В.Н. Ильин (53) 531.7(088.8) (56) Ефимов В.H., Нечицкий Б.Д. и др.

Контроль точности ходовых винтов и передач винт — гайка качения на специализированных измерительных машинах.

Автоматизированные измерительные машины и комплексы в прецизионном машиностроении. Сб. научных трудов./Под ред. проф. В.А. Кудинова, М.: ЭНИМС, 1980, с..27. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШАГА РЕЗЬБЫ ХОДОВЫХ ВИНТОВ (57) Изобретение относится к конт- .. рольно-измерительной технике и точному приборостроению. Цель изобретения — повышение точности и производительности контроля шага резьбы ходовых винтов за счет исключения погрешности контактирования механического щупа с поверхностью ходового винта и увеличения скорости измерения.

Способ заключается в установке винта в центрах передней и задней бабок, повороте винта, перемещении вдоль. оси винта каретки, связанной с интерферометром, формировании опорного и измерительного пучков с получением первой интерференционной картины, считывании интерференционных полос с получением фотоэлектрических сигналов, выделении из измерительного пучка дополнительного пучка, который является оптическим щупом. Сканируют им винт, получают вторую интерференционную картину, сдвинутую по фазе

1368629 на 90 относительно первой интерфе- при достижении фазы результирующих ренционной картины, преобразуют ее .сигналов «+ q,/4, а шаг резьбы опрев электрические сигналы, суммируют деляют по числу периодов сигнала, эти сигналы, регистрируют моменты соответствующего первой интерференперекрытия резьбой винта оптического ционной картине, в интервале между щупа, формируют командные импульсы командными импульсами. 3 ил.

Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике и может быть использовано в точном приборостроении.

Цель изобретения — повышение точ.ности и производительности контроля шага резьбы ходовых винтов за счет исключения погрешности контактирования механического щупа и поверхности ходового винта и увеличения скорости измерения.

На фиг. 1 представлена оптическая схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — сечение А-А на lE фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1. .

Устройство, реализующее способ, содержит лазер 1, телескопическую систему 2, светоделительные элементы

3 и 4, отклоняющие зеркала 5-7,.обо- 20 рачивающие призмы 8 и 9, пентапризму 10, поворотную призму 11, каретку 12, линзы 13 и 14, двугранный отражатель 15, диафрагмы 16 и 17, фотоприемники 18 и 19 и вычислительный блок 20.

Способ осуществляется следующим образом.

Устанавливают горизонтально винт в центрах передней и задней бабок, ЗО получают опорный и измерительный пучки интерферометра, выделяют фронтально дополнительный пучок из измерительного пучка и направляют его на винт параллельно винтовой линии.

Далее преобразуют его в сходящийся пучок на средней линии винта, а затем — вновь в параллельный и совмещают фронтально с измерительным пучком интерферометра первого измерительного 40 канала. Затем складывают оба пучка с опорным пучком интерферометра и получают две картины интерференционных полос. После этого перемещают каретку вдоль винта н получают два фотоэлектрических сигнала, сдвинутых по фазе на ф,= 90, суммируют их с получением двух результирующих сигналов с начальным сдвигом фазы относительно входных «+ y,/2, регистрируют момент перекрытия резьбой винта схо- дящегося пучка с формированием командных импульсов при достижении фазы результирующих сигналов + у /4. Величину шага резьбы определяют по числу импульсов фототока с первого интерферометра, вошедших в интервал между соседними командными импульсами, Для контроля шага резьбы по другой средней линии винта винт дискретно поворачивают вокруг оси и повторяют измерения.

Параллельный пучок ф 8 мм направляют на светоделительный элемент 3 и разделяют им на два пучка: опорный и измерительный. Измерительный пучок направляют вдоль винта параллельно направлению перемещения каретки и на каретке разделяют его по фронту зеркалом 5 на два пучка: первый, отраженный зеркалом 5, и второй, проходящий мимо зеркала 5 до пентаприз,мы 10. Первый пучок после отражения на зеркалах 5 и 6 и призме 9 направляют на светоделительный элемент 4, а второй после отражения пентапризмой

10 и поворотной призмой 11 направляют перпендикулярно оси винта, формируют линзой 13 с f = 100 мм в сходящийся пучок на средней линии винта, а затем такой же линзой 14 — вновь в парал1 лельный.

Параллельный пучок с помощью двугранного отражателя 15 возвращают обратно на поворотную призму 11 и на зеркало 7. Зеркалом 7 совмещают фронтально с первым пучком и оба пучка направляют на светоделительный элемент 4, где в результате взаимодейст.3

1368629 вия с опорным пучком получают две картины интерференционных полос на диафрагмах 16 и 17. Затем сходящийся о пучок наклоняют на угол се = 3,12 (фиг. 3), т.е, направляют по касательной к винтовой поверхности путем поворота оптических деталей 11„ 13, 14 и 15, и вокруг оси, совмещенной с горизонтальным пучком, идущим от пентапризмы 10 ° Угол оь (фиг. 3) для направления пучка вычисляется по форt муле ting. = —, где t — шаг резьбы равен 5 мм, D — средний диаметр резь- 15 бы равен.28 мм.

Наклон пучка осуществляется с помощью маховичка с угловыми делениями.

Поворот оптических деталей 11, 13, 14 и 15 не нарушает юстировку интерферометра. После этого перемещают каретку с помощью двигателя и гибкого стального тросика. В процессе перемещения каретки получают два фотоэлектрических сигнала с фотоприемников 18 25 о и 19, сдвинутых по фазе на 90, которые затем суммируют с получением результирующего рыходного сигнала со сдвигом фазы относительно входных о на +45

Момент перекрытия пучка выступами резьбы и формирование командных импульсов осуществляется при достижении фазы между результирующими сигналами

,/4 (22,5 ). Величину шага С резьбы вычисляют по числу N импульсов фото35 тока с линейного интерферометра, вошедших в интервал между соседними л командными импульсами, т.е. t = N ц, где S — цена одного импульса. С по40 мощью вычислительного блока 20 вычисляют моменты перекрытия пучка выступами резьбы и число импульсов в шаге.

Разрешающая способность оптического щупа по определению момента перекры45 тия пучка профилем резьбы равна периоду движущейся интерференционной полосы, величина смещения которой прямо пропорциональна смещению каретки 12, а точность не хуже Я/2.

При наличии электрического дробления

50 интерференционной полосы на 4 точ- . ность повышается в 2-3 раза. Например, при = 0,6328 мкм разрешающая способность оптического щупа будет равна цене одного импульса, т.е. no h рядка „ 0,8 мкм, а это, в свою очередь, определяет и точность контроля величины шага резьбы.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность в 2-

3 раза за счет повышения разрешающей способности и чувствительности щупа, за счет исключения погрешностей первичного преобразователя поворотов,эа счет уменьшения влияния прогиба винта и вибрационных факторов, а также эа счет увеличения производительности измерения, так как чем меньше время измерения, тем меньше влияние на точность измерений параметров окружающей среды.

Формула изобретения

Способ контроля шага резьбы кодовых винтов, заключающийся в том, что формируют световой поток, разделяют его на измерительный и опорный световые пучки, формируют первую интерференционную картину в плоскости приема, преобразуют ее в электрический сигнал и измеряют шаг резьбы ходовых винтов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, формируют дополнительные измерительный и опорный световые пучки, осуществляют сдвиг фазы дополнительного измерительо ного пучка на Ц, = 90, направляют дополнительный измерительный пучок на ходовой винт параллельно винтовой линии, фокусируют его, осуществляют сканирование ходового винта вдоль его оси дополнительным измерительным пучком, формируют вторую интерференционную картину путем интерференции дополнительных измерительного и опорного пучков, преобразуют ее в электрический сигнал, осуществляют суммирование электрических сигналов,соответствующих первой и второй интерференционной картине, регистрируют изменение фазы результирующего сигнала при сканировании, формируют первый и второй командные импульсы при знао чениях фазы результирующего сигнала соответственно равных + Т/4, а шаг резьбы определяют пс числу периодов электрического сигнала, соответствующего первой интерференционной картине, между первым и вторым командными импульсами.

1368629 амидb

ФАЗ

@из.2

Составитель В. Иолодцов

Техред Л. Олийнык

Корректор А. Обручар

Редактор А. Шандор

Заказ 273/38 Тираж 680

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4