Способ измерения радиуса сферических поверхностей по стрелке шарового сегмента и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к методам и средствам для измерения линейных размеров . Цель изобретения - повышение точности путем обеспечения возможности исключения из результата систематической погрешности измерения, обусловленной неравенством контактных деформаций между опорами и объектом измерения и объектом измерения и измерительным наконечником. Это достигается тем, что перед измерением настраивают измерительный наконечник на нормированное измерительное усилие , которое рассчитывается с учетом веса детали, располагаемой на базирующих шариках. Перед измерением в запоминецощий блок вводятся расчетные нормируемые усилия, на которые настраивается измерительный наконечник при работе на устройстве, реализующем способ измерения. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1439378 А 1.(д!) G 01 В 5/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2) ) 3924768/25-28 (22) 04.07.85 (46) 23.11.88. Бюл. М 43 (72) Н.Н.Рукавицын, Ю.С,Скворцов, Ф.М.Данилевич, В.И.Беляев, Л.Ç.Дич, А.Н.Понкратов, В,Н.Богомолов и А.Е.Песляк (53) 531.717.1(088.8) (56) Афанасьев В.А. Оптические измерения, †. М.: Высшая школа, 1981, с.52-55.

Никитин В.А. Методы и средства измерения радиусов сферических поверхностей оптических деталей. †. Оптикомеханическая промьппленность, !970, 1! !0 с.57-62. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПО СТРЕЛКЕ ШАРОВОГО СЕГМЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57). Изобретение относится к машиностроению, а именно к методам и средствам для измерения линейных размеров. Цель изобретения — повьппение точности путем обеспечения воэможности исключения из результата систематической погрешности измерения, обусловленной неравенством контактных деформаций между опорами и объектом измерения и объектом измерения и измерительным наконечником, Это достигается тем, что перед измерением настраивают измерительный наконечник на нормированное измерительное усилие, которое рассчитывается с учетом веса детали, располагаемой на базирующих шариках. Перед измерением в Q запоминающий блок вводятся расчетные нормируемые усилия, на которые настраивается измерительный наконечник при работе на устройстве, реализующем способ измерения. 2 с, н 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

1439378

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам И методам для измерения линейных размеров.

Цель изобретения — повышение точности путем обеспечения возможности исключения иэ результата систематической погрешности измерения, обусловленной неравенством контактных де- I0 формаций между опорами и объектом измерения, и объектом измерения и измерительным наконечником.

На фиг.l изображена конструктивная схема устройства для реализации 15 способа измерения радиуса сферических поверхностей-по стрелке шарового сегмента; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.l.

Устройство для измерения радиуса 20 сферических поверхностей включает в

1 себя корпус 1, опорное кольцо 2 с шариками 3, расположенное на корпусе 1 и предназначенное для установки на нем плоской пластины 4 или измеряе25 мой сферической детали 5, подвижную пиноль 6 с шаровым измерительнья наконечником 7 и шкалой 8, узел отсчета перемещения пинбли 6, выполненный в виде датчика 9 линейных пере30 мещений, сопряженного со шкалой 8, механизм принудительного перемещения пиноли 6 с кронштейном 10 П-образной формы, кинематически связанный с пинолью 6, выполнен в виде ходового 35 винта ll с гайкой 12, жестко связанной с кронштейном 10, причем ось винта 11 параллельна оси пиноли 6, Узел поджатия измерительного. наконечника 7 выполнен в виде двух цилиндрических 40 пружин 13, расположенных параллельно по обе стороны пиноли 6, которые одними концами закреплены на пиноли

6, другими — на кронштейне 10 механизма принудительного перемещения 45 пиноли 6. Гайка 14 с регулировочным винтом 15 закреплена на пиноли 6 таким образом, что регулировочный винт

15 кинематически связан с кронштейном 10 механизма принудительного пере-50 мещения пиноли.

С противоположной стороны кронштейна 10 закреплена вилка 16 (фиг.2) имеющая два шарикоподшинника 17, охватывающих цилиндрическую направляющую 18, ось которой параллельна оси винта 11 (фиг,1) и пиноли 6. Винт

ll через червячное колесо 19, червяк 20 и цилиндрическую передачу 21 связан с. исполнительным двигателем

22. Со свободной стороны червяка 20 (фиг.2) установлен датчик 23 углового перемещения гайки 12, задающий величину нормированного измерительного усилия, Датчик 23 углового перемещения выполнен в виде диска с ряpoì отверстий и двумя парами светодиод — фотодиод, Датчик 23 углового перемещения задает нормированное измерительное усилие на исполнительный двигатель 22 через преобразователь 24 информации перемещения гайки

12, связанный с блоком 25 управления, и преобразователь 26 информации перемещения пиноли 6 через центральный процессор 27, явля|ощийся управляющим вычислительньм.блоком, Выход датчика 23 углового перемещения связан также с блоками 28 и 29 управления реверсом двигателя 22, Выход процессора 27 соединен с цифровым аналоговым преобразователем 30 управления реверсом двигателя 22 и запоминающими блоками 31 - 33 постоянного оперативного и перепрограммирующего действия. !

Схема реверса двигателя 22 обеспечивается изменением полярности путем соответствующего включения концевого выключателя К1 (верхнего ) или выключателя К2 .(нижнего ), а также ввода команд с. датчика 23 углового перемещения (фиг.2).

Датчик 23 углового перемещения пересчитывает с помощью процессора

27 нормированное измерительное усилие g в соответствуищее количество дискрет N перемещения гайки 12 винта 11 по математической зависимости

О Рр

F7 где Ро — начальное измерительное усилие, задаваемое при настройке устройства регулировочным винтом 14 на пружины.12; .

F — измерительное усилие, соответствующее перемещению гайки 13 на одну дискрету.

Значение F записывается заранее в память запоминающего устройства 32, Процессор 27 одновременно задает те.кущую координату h,. пиноли 6 на пре.образователь 24 информации перемещения пиноли 6 по математическому выражению

1439378 4

h, К N где К - поправочный коэффицент заP

Ф даваемый оператором через блок управления;

N - количество дискрет, находящееся в преобразователе 26 информации перемещения пиноли 6 °

Момент касания измерительным наконечником 7 плоской пластины 4 определяется автоматически процессором

27, который расчитывает по введенному значению номинального радиуса измеряемой сферы К, через блок 25 управления предполагаемую точку касания измерительного наконечника 7 пиноли 6 и к расчетной точке касания, автоматически вводят поправку на величину нормированного измерительного усилия.

Устройство для осуществления преддагаемого способа работает следующим образом.

Перед началом измерения определяют расчетные нормированные измерительные усилия Q по математической зависимости

0 --"

R k 1 R +RA КЬ1

11,Ы

3 1 2 1+1 (R К) ) (Rnf К ) R „ где Q — нормированное измерительное усилие, прикладываемому к измерительному наконечнику пиноли

P — вес детали, расположенной на шариках опорного кольца;

К вЂ” номинальный радиус измеряемой сферы;

Р— опорный радиус;

R - радиус. шарика опорного кольца;

R — радиус шарика измерительного

Н наконечника, Величина задаваемого нормированного измерительного усилия запоминается блоком 31 после ввода через блок 25 управления значений К, R < н

К1, а значение К „ запоминается блоком 32 ° Процессор 27 расчетное нормированное усилие Q задает на датчик

23 углового перемещения.

Затем устанавливают на шарики 3 опорного кольца 2 плоскую пластину 4.

Включают блок 25 управления перемещения пиноли 6 с измерительным наконечником 7 с нижнего выключателя

К2 при помощи двигателя 22 до контакта с плоской пластиной. Движение передается от двигателя 22 через зубчатую передачу 21 на червяк 20, чер5 вячное колесо 19 и ходовой винт 11, по которому перемещается гайка 12, жестко связанная с кронштейном 10, Кронштен 10 через две пружины 13

10 передает усилие на пиноль 6, Начальное измерительное, усилие, создавае" мое регулировочным винтом 15, обеспечивает усилие натяжения пружины 1Э так, чтобы оно в начальном положении

15 превышало вес пиноли 6, но не было бы большим минимального усилия (например, 0,5 Н), и тем самым, обеспечивают силовое взаимодействие пинали

6 с кронштейном 1О.

2р Одновременно с измерением перемещения пиноли 6 по датчику линейных перемещений и передачей информации в преобразователь 26 информации перемещения пиноли 6 производится наст25 ройка измерительного наконечника на нормированное измерительное усилие перемещением гайки 12 по преобразователю 24 информации перемещения гайки, I связанному с датчиком 23 углового пе30 ремещения. Последний через преобразователь 24 сигнализирует на блоке управления световым сигналом о достижении нормированного измерительного усилия на измерительном наконечнике 7 пнноли 6 при контакте его с плоской пластиной 4, Процессор 27 запоминает первый отсчет положения пиноли 6 по датчику 9 линейных перемещений. Затем отводят измерительный наконечник 7 в исходное положение, снимают пластину 4 с шариков 3 опорного кольца 2, устанавливают измеряемую сферическую деталь 5 на шарики

3 и вводят новое нормированное усилие с учетом массы измеряемой сферической детали 5 в последовательности, аналогичной введению нормированного измерительного усилия на плоскую пластину 4. Повторно перемещают с блока 25 управления пиноль 6 до касания измерительного наконечника 7 пиноли 6 со сферической поверхностью детали 5. Процессор 27 запоминает второй отсчет положения пиноли 6 и с помощью запоминающих устройств 32 и

ЗЗ по программе вычисляет стрелку

mapoaoro сегмента и радиус сферической поверхности по следующим математическим зависимостям:

3тбт для выпуклой пон ерхно с ти

2.

Кк }т

Ктт +

Zh, где К „ — радиус кривизнтт(выпуклой 5 сферической детали;

h,=h т„-h, †измеренн стрелка выпуклой сферической поверхности;

h u h îòñ÷åòû двух положений пи) (т ноля при касании измерительного наконечника выпуклой и плОской поверх ностей;

R „- опорный радиус;

R ш — радиус шарика опорного кольца, для вогнутой поверхности г

Р. к il (1 гт

+ — +К(3 I(i 2 ((.т где К, — радиус кривизны вогнутой сферической детали;

Ьо=Ь, -Ь о -отсчеты ДвУх положеннл пиноли при касании измери-" 2 тельного наконечника вог"нутой и плоской поверхностей, Формула и з о б р е т е н и я

). Способ измерения радиуса сфер.-л-;-.;! ческих поверхностей по стрелке шарового сегмента, заключающийся н том. что устанавлива(от на шарики опорного кольца плоскую пластину, с измерительным усилием вводят с ней в контакт измерительный наконечник, определяют расстояние от исходного положения из-мерительного наконечника до точки ка-сания последним плоской пластины, от-водят измерительнь((л наконечник от плоской пластины в исходное положение, снимают пластину с шариков опорного кольца, устанавливают измеряемуо сферическую деталь сферок на шарики опорного кольца, вводят н контакт со сферической поверхностью измерительный наконечник, определяют расстояние от исходного положения измерительного наконечника до точки касания последним сферической понерхнос50 ти, и используют данные об измеренных расстояниях для определения радиуса сферической поверхности, о т— л и ч а ю шийся тем„ что, с целью повышения точности путем обеспечения возможности исключен(ля из результата систематической погрешности измерения, обусловленной неравенством контактных деформаций между опорами, объектом измерения и измеРИТЕЛтннтн(>," НаКОНЕЧНИКОМ, НаСтРанва(От измети;те1(ьньи наконечник на нормированное измеритель-ное усилие, как

ПЕ(тр(т, БВОДОМ Н КОНТаКТ С ПЛОС=,ОЙ ПЛастиной, "ак и перед нноцом н контакт со сферической поверхностью 1 нОр

МНРОНа(ттЛОЕ ИЗМЕРНТЕЧЬНОЕ УСИЛИЕ каждый раз рассчитынают гQ математит(QКOЙ ЗНВHC(((тоg-,„ .т; р,1 т,7) !

R . (,К,т+К тт К(т R, ° В„,) ., ) Ж,-Г,) Р,„j нес детал(л, расположенной на шариках опорного кольца;

;-!Qt(i(EIBiIb т b!H РаДт(гс H3MeP(ie

МОЙ Ст((арЬ(;

Р (г,:(-;;С ОГОРНОГO Ко;(Ьlта, гт(ЛУг ((г.внгка ОПО 31101 0 КОЛЬ

ГГ

„) f)(ь где Р

;0(г-;!rñ!- т(.артт-, а (EQìeO((ÒЕЛЬНОI-O -(акст(ЕЧ, =„;,.(ка, ..;т(01.1С т .,;т-,я y-P .! Qт;-el-((((0 тДИУСа СфЕРН (.-..СК((Х ПОНЕРХ (ОСТЕЙ По СТРЕЛКЕ тоаРОНОГО СЕГМЕНТа, СОДЕРжаЩЕЕ i(OP

П y e, От(0 )E!0 (10 Т =ЦС? i: (ОНРИКаМИ y PBC

ПО-; 0;-,::-. П; О,- -;.,.:.QPI—,I .УСЕ т По,(,НИ(КНУ(О ПИНЕ . 1! ((К Q", (., (!((а„-(ОЙ, >, Та ((ОБ ЛЕ Н((1У!О Н

РЕМЕЩЕНИЯ П(1(10тл(, 0 -:Л И Ч " Ю Щ Ее с я тем, что,. с целью повышения

T0т1н0сти гт "(тт(- и О беспечет;ия зозмОжносГН ННСТРОЙКт НЗМЕРНтЕЛЬНОГО НаКОНЕЧника на норь((лронанное измерительное

yc(=,(i»e, узел поцкатия измерительного наконечника выполнен н ниде двух IIH линдрнческнх птртгжин расположенных параллельно по обе сторо(гы пиноли, КОТОРЬ(Е ОДННЬ(И КОНЦаМИ ЗаКРЕПЛЕНЫ На

ill(I(0 I<, .друг((к(((= на кронштейне механизма принудитель Io o перемещения пиноли гайки с регулироночным винтом. з-крепленной на пиноле таким образом, что регулироночный винт кинематически сняза(-. с кронштейном меха1(ИЗМа Гтрн(ауШ1Т ЕЛЬ НО ГО ПЕрЕтМЕщЕНИя ПИполи,.

3. Устройство r!0 п,2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что механизм принудительного перемешения пиноли выпол.— нен винтовым.- ось винта которого па" раллельна Оси пиноли, Кот(ттУСЕ "00 По С ОПОРНЬ(М К0.1ЬЦОЬ. УЗЕЛ

Попжа тЛ>- I.."ÛÌQQH(e.((.НС (0 НИКОI e×ÍI. Ка

МЕ;.г-а НИЗ ПР((==У; ., ЕЛЬНОГО liePÅÌÅÖÅÊÈ(I

ПИНОЛИ С:

1439378

А-л

Фиг. 2

Составитель Б.Афонский

Техред Л.Сердюкова Корректор С,Черни

Редактор Н.Яцола

Заказ 6065/38 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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