Устройство для контроля неплоскостности и неперпендикулярности торца

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано , например, в машиностроении для контроля отклонения от плоскостности плоских поверхностей и торцового биения деталей типа тел вращения. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширения области Применения устройства. На контролируемой поверхности 1 закрепляют сигнальный электрод .2 в виде гибкой эластичной пленки, на одной из сторон которой размещены электрически соединенные мелсду собой три электропроводные круглые пластины 3 - 5. Измерительный электрод 6 выполнен в виде полукольца и размеп1;ен с зазором относительно контролируемой поверхности 1. С помощью источника 7 постоянного напряжения, потенциального электрода.8 и пластины 3 на пластинах 4 и 5 сигнального электрода 2 наводятся заряды. При вращении контролируемой поверхности 1 вокруг своей оси на измерительном электроде 6 индуцируются заряды. В случае, если неплоскостность или неперпендикулярность торца отсутствует, на выходе преобразователя 9 ток - напряжение сигнал отсз тствует. При наличии неплоскостности или неперпендикулярности торца на выходе преобразователя 7 появляется импульсггьс сигнал, посту-: пающий в блок 10 обработки сигнала. Проходя через усилитель 11 и амплитудный детектор 12, сигнал поступает на блок 14 регистрации. В случае, если сигнал превышает заданный уровень, срабатывает компаратор 13, подавая сигнал на блок 15 регистрации и разбраковки . 4 ил. со SW OS 00 а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН (51) 4 С 01 В 7 14." .(с

1 1

1 сс ьМ1 с

i с

:. ".с,)

Б;=:: ""

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4256617/24-28 (22) 04.06.87 (46) 23.11.88. Бюл, !i - 43 (71) Братский индустриальный институт (72) А.Р,Мальцев (53) 531.717.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 596819, кл. G 01 В 7/14, 1978, Авторское свидетельство СССР

N- 357460, кл, G 01 Б 7/34, 1970, с (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕПЛОСКОСТНОСТИ И НЕПЕРПЕ&ЩИКУЛЯРНОСТИ ТОРЦА (57) Изобретение относится к измери тельной технике и может быть исполь зовано, например, в машиностроении для контроля отклонения от плоскостности плоских поверхностей и торцового биения деталей типа тел вращения.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширения области применения устройства. На контролируемой поверхности 1 закрепляют сигнальный электрод .2 в виде гибкой эластичной пленки, на одной из сторон которой размещены электрически с

„„SU„„1439386 А1 соединенные между собой три. электропроводные круглые пластины 3 — 5, Измерительный электрод 6 выполнен в ниде полукольца и размещен с зазором относительно контролируемой поверхности 1, С помощью источника 7 постоянного напряжения, потенциального электрода,8 и пластины 3 на пластинах

4 и 5 сигнального электрода 2 наводятся заряды, При вращении контролируемой поверхности 1 вокруг своей оси, на измерительном электроде 6 индуцируются заряды. Б случае, если неплоскостность или неперпендикулярность торца отсутствует, на выходе преобразователя 9 ток — напряжение Q сигнал отсутствует. При наличии неплоскостности или неперпендикулярности торца на выходе преобразователя 7 появляется импулъсньй сигнал, посту-. пающий в блок 1О обработки сигнала.

Проходя через усилитель 11 и амплитудный детектор 12, сигнал поступает не с на блок 14 регистрации. В случае, ес- ф ли сигнал превышает заданный уровень, ф » срабатывает компаратор 13, подавая © сигнал на блок 15 регистрации и разбраковки. 4 ил. Об

1439386

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в машиностроении для контроля отклонения от плоскостности плоских поверхностей и торцового биения деталей типа тел вращения.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет исключения погрешности позиционирования измерительного электрода и расширения области применения устройства за счет обеспечения контроля неэлектропроводных поверхностей, На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — конструкция датчика„ на фиг.3 — схема относительного взаимного перекрытия двух круглых пласTIiii1 на фиг о 4 гра фики относительного взаимного перекрытия площадей пластин (8 /Б ); зависимости относительной величины индуцированного заряда на второй (О ) 25 пластине при заряженной первой (0,) пластине (О,„„ /0 öH ); зависимости относительной величины индуцируемого .,д< КС тока в измерительной цепи (i „ /i „„„„) инд " А поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг.l и 2) содержит установленный на контролируемой поверхности 1, имеющей возможность вращения вокруг своего центра симметрии сигнальный электрод 2, выполненный

35 в виде закрепленных на диэлектрической подложке электрически соединенных между собой трех круглых электропроDopíûõ пластин 3 — 5 одного размера, Пластины расположены на равном расстоянии одна от другой на базовой длине, на которой заданы контролируемые параметры неплоскостности и торцового биения. При этом центры

45 крайних пластин 4 и 5 совпадают с крайними точками базовой длины Ь, а центр пластины 3 — с осью вращения плоскости 1. Устройство содержит также измерительный электрод 6, выполненный в виде полукольца с скруглен50 ными сторонами, установленный стационарно на корпусе концентрично оси вращения контролируемой плоскости (не показан) с зазором относительно

55 последней, Сигнальный 2 и измери тельный 6 электроды в совокупности образуют измерительный конденсатор. Радиус r < полукольца равен половине базовой длины L.

Измерительный электрод 6 подключен к входу преобразователя 7 ток— напряжение. Устройство содержит так-. же источник 8 постоянного напряжения, выход которого соединен с потенциальным электродом 9. Потенциальный электрод 9 установлен стационарно на корпусе (не показан) с зазором относительно центральной пластины 3 сигнального электрода 2 соосно с ней.

Преобразователь 7 ток — напряжение соединен с блоком 10 обработки сигнала (фиг,l), который, в свою очередь, содержит последовательно соединенные усилитель ll, амплитудный детектор 12, компаратор 13 напряжений, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения (не показан), Выход амплитудного детектора 12 соединен с блоком 14 регистрации,, выход компаратора 13 напряжений — с блоком 15 сигнализации и разбраковки.

Устройство работает следующим образом, На контролируемой поверхности 1 (фиг ° 1 и 2) закрепляют сигнальный электрод 2, диэлектрическая подложка которого может представлять собой, например, гибкую эластичную пленку с клеевым составом на одной стороне своей поверхности и металлизированными дорожками и элементами в виде круглых электропроводных пластин 35 на другой, При вращении контролируемой поверхности 1 детали в соответствующем центре, например в токарном патроне станка (не показан) пластины 4 и 5 сигнального электрода 2 периодически входят в зону расположения измерительного электрода б.

С помощью источника 7 постоянного напряжения, например, отрицательной полярности, потенциального электрода 8 и пластины 3 на пластинах 4 и 5 сигнального электрода 2 за счет сил электростатического взаимодействия путем разделения зарядов на проводнике наводятся заряды отрицательной полярности. Заряженные пластины 4 и

5 расположены диаметрально противо-. положно, поэтому при входе пластины

5 при вращении контролируемой поверхности 1 (фиг.2) в зону расположения полукольца измерительного электрода

1439386

6 пластина 4 выходит из зоны расположения полукольца, Анализ последовательности взаимного перекрытия пластин 4 и 5 с плас5 тиной измерительного электрода можно провести на примере схемы (фиг.3).

Поверхность двух круглых пластин, одна из которых движется по линии центров пластин, а другая расположе- 10 на неподвижно, взаимно перекрываемая в каждый момент времени, определяется соотношениями, следующими из геаметрии пластин

II

S(q) = r<(— — y — hng

2r-х (й1, Ep(t) = 2 are cos -- — "-, (1) rpe S(y) — взаимно перекрываемая площадь пластин, соответству20 ющая углу перекрытия gg(t)

r — радиус пластины;

x(t) - текущая координата.

На фи .4 приведена зависимость

S/S = f(x/r), построенная на основании аналитических выражений (1).

Представленная зависимость отражает характер изменения во времени взаимного перекрытия пластин (S — полная

30 площадь пластины).

Приведенному характеру (1) изменения во времени площади взаимного перекрытия пластин соответствует изменение во времени величины индуцируемого заряда Я „„ на неподвижной пластине, связанной с входом преобразователя 9 ток — напряжение, харакгер которого отражает кривая Q „д/

/Q „„ (фиг.4) . Зависимость Q д„ (t) = 40 f(t) имеет колоколообразную форму, что объясняется инерционностью процессов, обусловленных зарядом и последующим разрядом входной емкости преобразователя 7 ток — напряжение и емкостей элементов измерительного конденсатора. Аналитически зависимость Q „„„ (t) аппроксимируется вырам жение ме кс 50 (ннд

Я (t) = — — — (1-co set) (2) ин 2

Изменению заряда во времени соответствует ток i H4 во входной измерительной цепи преобразователя 7 ток -55 напряжение м««К

ЙО унт

i (t)- - — = — — -- ы sindt (3)

4» где ы — угловая скорость вращения контролируемой поверхности 1.

При одинаковых зазорах с, = с между пластинами 4 и 5 и измерительным электродом 6 (фиг.1), т,е. в случае, когда неплоскостность и неперпендикулярность торцов контролируемой детали отсутствуют, заряды, индуцируемые пластинами 4 и 5 на измерительном электроде 6, равны между собой, При этом на выходе преобразователя -.9 ток — напряжение, выполненного, например, на основе полевого транзистора, сигнала нет.

B случае, если «"„ К. (фиг,l), т,е, имеется неплоскостность или неперпендикулярность торца, заряды, индуцируемые на измерительном электроде 6 пластинами 4 и 5, не равны, и на выходе преобразователя 9 появляется импульсный сигнал, пропорцио 1 нальный величине Л д" = « — с, Импульсный сигнал усиливается усилителем ll в блоке 10 обработки сигнала и с помощью амплитудного детектора 12 преобразуется в постоянное напряжение, С выхода амплитудного детектора 12 сигнал подается на блок

14 регистрации, шкала которого проградуирована в единицах измеряемой величины.

В случае, если неплоскостность или неперпендикулярность превышает допустимую величину, срабатывает компаратор 13 напряжений, который включает блок 15 регистрации и разбраковки, Формула из о бре т ения

Устроиство для контроля неплоско стности и неперпендикулярности торца, содержащее измерительный электрод, установленный с зазором относительно контролируемой поверхности, подключенный к нему усилитель-преобразователь, соединенный с ним блок обработки сигнала, о т л и ч а:o щ е ес я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения погрешности позиционирования измерительного электрода и расширения области применения устройства за счет обес" печения контроля неэлектропроводных поверхностей, оно снабжено сигнальным электродом, выполненным в ниде

1439386

25 диэлектрической подложки с закрепленными на ней тремя электрически аоединенными между собой одинаковыми электропроводными круглыми пластинами, расположенными на одной линии на равных расстояниях одна от другой, радиус пластин равен половине ширины измерительного электрода, потенциальным электродом, установленным соосно с центральной пластиной сигнального электрода с зазором относительно нее, источником постоянного напряжения, подключенным к потенциальному электроду, усилительпреобразователь выполнен в виде преобразователя ток - напряжение, блок обработки сигнала содержит последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор, компаратор напряжений, источник опорного напряжения, подключенный к второму входу компаратора напряжений, блок регистрации, соединенный с выходом амплитудного детектора, блок сигнализации и разбраковки, подключенный к выходу компаратора напряжений, измерительный электроц выполнен в виде полукольца с скругленными сторонами и установлен концентрично оси вращения контролируемой поверхности с зазором

1р относительно нее, средний радиус полукольца равен половине отрезка базовой длины,(на котором задаются условия неплоскостности и неперпендикулярности, сигнальный электрод кре16 пится на контролируемой поверхе ности так, что ось центральной пластины сигнального электрода совпадает с осью вращения контролируемой поверхности, а центры крайних пластин

20 совпадают с крайними точками отрезка базовой длины, на котором задаются условия неплоскостности и неперпендикулярности.

1439386

1имд. Ь Яим3. так max иид

1д

Составитель Ю.Петраковский

Редактор А.Козориз. Техред Л.Сердюкова Корректор 3.Лончакова

Тираж 680 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6065/38

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