Способ контроля шага резьбы ходовых винтов

 

Изобретение относится к измерительной технике, a именно к бесконтактным оптическим средствам и методам , измерения шага резьбы, и может быть использовано для контроля шага винтовой поверхности прецизионных ходовых винтов. Цель изобретения - расширение области применения способа для контроля также и внутришаговой погрешности. Это достигается вращением винта 7 с одновременным формированием датчиком 8 синхроимпульсов через заданные угловые интервалы поворота винта и сигнала рассогласования как алгебраической разности величин начального и текущего световых потоков в интерферометре, пучок лучей которого проходит по касательной к винтовой линии боковой поверхности винта, управлением скоростью линейно- 1 j перемещения каретки 9 по сигналу рассогласования и определением внутришаговой погрешности при совпадении во времени командных импульсов и синхроимпульсов как разности между расчетным значением линейного перемещения и его измеренной величиной для заданного накопленного значения угла. ИЛ . (Л

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<19> и11

А1 (51)5 С О1 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54)

У(ЩОВЫХ ВИН ТОВ тН ру se

Рог 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMV С8ИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4461788/28 (22) 18,07,88 (46) 30.04 .91. Бюл. В 16 (71) Институт электроники AH БССР (72) А.;l Старков, В.Н. Ильин, В.К. Александров и Ю,Н. Биенко (э3) 531. 71 7. 14(088,8) (э6) Авторское свидетельство СССР

Ф 1368629, кл. С 01 В 21/00, 1986. (57) Изобретение относится к измерительной технике, а и и ll)IQ к бесконтактным оптическим средствам и методам,измерения шага резьбы, и может быть использовано для контроля шага винтовой поверхности прецизионных ходовых винтов. Цель изобретения — p;1c— ширение области применения способа для контроля также и внутришаговой погрешности. Это достигается вращением винта 7 с одновременным формированием д:.тчиком 8 синхроимпульсов через заданные угловые интервалы поворота винта и сигнала рассогласования как алгеораической разности величин начального и текущего световых потоков в интерферометре, пучок лучей которого проходит по касательной к винтовой линии боковой поверхности винта, управлением скоростью линейно з перемещения каретки 9 по сигналу рассогласования и определением внутришаговой погрешности при совпадении во времени командных импульсов и син- с

Ж хроимпульсов как разности между ðàñчетным значением линейного перемещения и его измеренной величиной для заданно о накопленного значения угла .

4 ил, \

1645813

Изобретение относится к измерительн1311 тех1п1ке, а именно к бесконтакт1г1м оптическим средствам и методам измере1п131 шага резьбы, и может быть использовано для контроля шага винтовой поверхности прецизионных

XOrIO13hIX BlIIktOB °

Цель изобретения — растлнрение области применения способа для контроля 10 также If внутрип1аговой погреыности.

Это достигается вращением винта с одповременн1.3м формированием сипхроимпульсов через заданные угловые интервалы поворота винта и сигнала рассог- 15 ласования как алгебраической разности величин 3.анального и текущего световых нотоков в интерферометре, пучок лучей которо."о проходит по касательной к винтовой линии боковой поверх- 2р ности винта, управлением скоростью линейного перемещения по с31гналу рассогласования и определением внутришаговой погрешности при совпадении во

BpeMeIfIf командных импульсов и синхро- 25 импульсов как разности между расчетным эначе.131е:1 линейного перемещения и ОГО I! з мер еннОЙ 33елич l! Ой дл kl задан ного накопленного значения гла.

Ца фkfl . 1 представлена общ я схема установки длн реализац1ги способа; 1К1 фиг. 2 — разрез А-Л на @fr. l (схема хода лучей в проекции на плоскость, перпенд31кулярную оси винта); на фиг, 3 — вид ь на фиг, 2 (схема хода 35 лучей в плоскости, параллельной оси вн1.та); на 313иг. 4 — взаимное расположение попере1н1ю сечений профиля резьбы винта и пучка лучей, направленного пО касатсльнОй К -3IIIITOBOII JIIIIIIfII ЙОКО- 40

BOll fIOI3LpX1I0Cтkl 13инта, Установка д31я реализац11и способа контроля шага резьбы ходовых винтов содеры1т станину 1 с аэростатическими направляющими 2 и линейным двигателем 45

3, переднюю и эадн1ою бабки 4 и 5 с центрами, установленные на станине 1, раэмещеннь3е н передней бабке 4 привод 6 вра1цения винта 7 и датчик 8 угла его поворота, установленнук на направляю1цих 2 каретку 9 с люнетом 10, устанонленные на сташ1не 1 лазерный источник 11 излучения, све; О;;е1п1тельные кубики 12 и 13, неподвижную оборачи- вающую призму 14, два фотоприемника

15 и 16 с диафрагмами 17 и 18, блок

19 сопряже1Ц1я фотоприемников 15 и 16, блок 20 вычислений, блок 21 управления линейным двигателем 3 и блок 22 вывода информации и установленные на каретке 9 отклоняющие зеркала 23 - 25, пентаприэму 26, подвижную оборачивающую призму 27, уголковый отражатель

28, поворотную призму 29 и линзы 30 и 31.

Способ осуществляют следующим образом.

Контролируемый ходовой винт 7 устанавливают в центрах передней и задней бабок 4 и 5. Включают лазерный источник 11 излучения и направляют его пучок на светоделительный кубик 12, разделяю1ций световой поток на два: один поток продолжает направление входного пучка лучей, проходит через неподвижную оборачивающую призму 14, втор11й светоделительный кубик 13 и через диафрагмы 17 и 18 попадает на фотоприемники 15 1 16; другой поток отражается от полупрозрачной отражающей грани светоделительного кубика 12 и направляется к каретке 9, где он разделяется на два независимых пучка.

Первый из этих пучков поступает на пентаприэму 26, поворотную призму ,29, через линзу 30, коллимирующую этот пучок, проходит по касательной к винтовой линии боковой поверхности винта

7, причем в исходный момент половина поперечного сечения этого пучка перекрывается профилем резьбы (как это показано на фиг. 4), проходит через линзу 31 на уголковый отражатель 28, возвращается на поворотную призму 29, отражается от отклоняющего зеркала 25 и через светоделительный кубик 13 и диафрагму 18 попадает на фотоприемник

16. Второй пучок отражается от отклоняющего зеркала 23, проходит через подвижную оборачивающую призму 27, отражается от отклоняю1цего зеркала 24 и через светоделительный кубик 13 и диафрагму 17 попадает на фотоприемник

15. Таким образом, на фотоприемнике

15 обрабатывается сигнал от интерференционной картины, полученной при сложении опорного пучка, прошедшего через неподвижную оборачивающую призму 14, и и133рормационного пучка, прошедшего через подвижную оборачивающую призму 27. 11а фотоприемнике 16 обрабатывается сигнал от интерференционной картины, полученной при сложении другого опорного пучка, также прошедшего через неподвижную оборачивающую призму 14, и второго информационного пучка, прошедшего через поворотную призмумов первого сигнала опрсделя>от шаг рсз".в>,отлича>оггийся тем, 5 1Ь4581 му 29 и уголковь»t отражатель 28. На выходах фотоприемников 1э и 16 при движении каретки 9 по направляющим 2 возникают дна синусоидальных электрических сигнала со сдвигом фазы между ними 90, которые через блок 19 сопряо жения, ус»ливающий эти сигналы, поступают в блок 20 нычислений. Оба сиг>!ала сум >пру>от по правилам сложения двух)р векторов и определяют фазу результирую>цего сигнала, В момент совпадения фаз»! результирующего сигна»«а со зн>!чео ниями «+22 )0 формируют команд ые llлlпул ьсы. 15

В том же блоке 20 нычислений »»зм"ряют абсол>отное значение максимального светового потока, г!Осту«>ак)>!)его ва

Гротоприем»ик ) t>, и запол>икают его >»ачальную величину. При дальнейших из- 2Р мерениях этого потока формируют сигнал рассогласования как алгебр«»с!ескую разность между величинами начального и текущего световых IIQTol OE). Сlt! нал рассогласования иэ блока ?О пос- 25 тупает в Олок 21, где он преобразуется в управляющий сиг пал л)>нейногс Jgf«ttrn т сля 3.

Нри вращен>п> винта 7 от привода б с датчика И угла поворота поступают Зр на блок 19 сопряжен>я сипхро»м>!улгcl!, которые испо >ьзуются для О!(редс«»»е>п!1> внутришаговой погрешност», Б моменты совпадення по времени командп 1! с»1»)хроил>пульсов появляется нозможнос: Tl определения как расчетного значения лине»ного перемещен»л каретк>! 9 (через произведение номи»аль)»огn п»ага винта 7 на угол его поворота), так и измеренной интерферометрическим методом реальной величины этого перемещения. Разность между рас(>етнь»л> значением линейного перемещения и ег о измеренной величиной и г>редставляет собой с определенной сте!»е>»ыо точ»ости искомую ннутришагоную Ilorpct(>t>oc«

Неточность Определеш>я в утришаговой погрешности обусловлена том > »-.0 каретка 9 не полностью отслеж»кает положение крол»(и профиля резьбы 1>ра- 50 щающегося винта, а отстает»JI>f 0110режает перемещение этой кромки, вследствие чего и возникает сигнал рассогласонания. Однако при непрерывном равномерном перемещении каретки:)To рассог- ° 5 ласование представляет собой Hen)>«IIII>y высшего порядка малости по отношению к измеряемой величине внутр>ноагоной погрешности и им можно пренебречь„

Та>»же л(ожко пренебречь»coTopt!>«»есовпадением во Hpåìñíè командного >>М пульса с с.)!Г>хрипл>пуг>ьсом, поскольку ме:,.-1 ;!вумя синхроимпульсами прс ходит и > м;!ого раз большее число командных импульсов, и погрешность q>tcf;peT)!Oc T» н один кол>акдный импульс также предстi)HJI»I(=T собо» величину высшего Ilo рядка малости °

Способ може- быть реализован на базе;»эвестш»х I!ÿtfåðèòeëût»,ê машин, содер>»,а!((1>х стан>»ку с направляющими, каретку, переднюю и зад)>ю>о бабки и привод вращения контролируемого нинтп. ))одер>п!зац»>я таких машин сводится к установке э >емептон оптической сис— темы для >!!»терферол>етрическ)>х измерен!»й!» следяш-ro привода каретки. Споco() по.)воляет ныяв»ть функц»опалы»ые погpci!!ftOcT)t (.)Ор>»ообразоваш>я винтовой поверхности, в Tot> числ" » накопленную погрешность шага, а также кваз»пер>!Од>!" вские погрешности шага по длине

Hlt! ITz, что, ает воэможность целенапранл п>»0 умен ь(»»ать эти !Inrpett! »toe T>t эа снеT соответствующей валид> fl ОборудоIi 1 (»3f Я >JIH (1)г>)>>мОООРа «013 3 >!>!)3 Р е:3 ьбlсl H>f>tта .. Hтоматнэ>0>ова>!пая «)I)pclOOTI фОрмации и вывод ее на соответствующ»е»îcèòåJI..I Оосcïе п)нл« I высокую Ilpо1 i )30;l)ITQ„>I>IIC(C » F> )!р сд:1;Iг:3 Р.>0ГO CI)0(Обсl ((Oil :p0J1)(llса я p(1 ьб !.с

Ф v p tt Jl a ft з î () р е т е н и я

СГIО(. ОО )сО >»! роля Ша(Га роз ЬОЫ ХодйБЫ> Вин тОН q ЭсlКЛЮЧсl!ОЩ)>>IСЯ 13 ТОМ > (>TO, стана)>вашт Biff! T ка поверхности баsttp0F31ttt>fFt, от излучателя (рорл>)>рую» дна

Опорных tt IIF3B lt 3t tcp)ITcлы(1!х !1учка ин терферометров, первый Its>>t. pltт ельш !й пучок )>ail pat«J»;!(>T па Отражате) ь Itf; Tep(j)eр(метра, второй — и,! боковую»ot«ep>:ность 131;)!тil I!A касатель»ой > г»ктовой.(п)к3!!» е >0ç Г пт>!чоскую систему колл»вЂ”! ti!T0p 1, Г>ерсл!0»:1;1!от отражатель >1 колл!!матор вдоль о(и >3>f)t а» формирую соотве- стве)»;»с первую и 13торую интерс)cpcI»ItI!0)I»»te карт>t)it i, преобразуют ве:пп»!!!п,! IfoJI шемых »lj)lf этом световых поТО К 0 Н В ЭХ! С К Г Р П Ч Е С Е»! O C И Г 1! сlЛ Ь>, C Jf 13 tf > I )стыс 10 фазе один относительно другого о на 90, суммиру>от HT>t с»rпалы, измеряют (разу результирующего сигнала и пр!! зп.- че иях фазы + 2 30 фор>>ируют о ко>>а>!д>!1)е импуд> сы, с учетом л>омента поя вле ния которых откос»тел ьно э кс тре16 I5013 я-А

ВцЗ 6

l:,:1 ьитель li, TI1110Ii!elIKo

Тек; с.:. JJ. Сердюкова Корректор Н. Король

Р. Л1 T(П l, I lie.øà

Ч;;;а з 13-1II 11раж 388 Подписное

1П111П. .. 1 j:..ударстас.111ого ко1г1тета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

111035, 1!осква, vari-35, Раушская наб.) д, 4/5

11 tI, (р«.,,:,, с ". II! Io н 1;1;I I eльскш1 к з.1бн нет Патент, г. Ужт ород, ул. Гагарина, 101 что, с цепьи распд1рения области прп:1ене1пп. с11 eo(û для контроля также и внутри111аговой погрепшости, перед перемещением пучка наводят его па гран11цу профпля винтовой поверхности, 5 о1ределяют начальную величину прошедmего снетопога поток» по второй 1!«Iepферепционпой к; Птице, одновременно с цинейнь1м перемеще1шем отражателя коллнматсра вдоль оси винта вращают сам винт, измеряют текущий световой поток »о в1орой и11терференционной картине, пропорцнональ11о алгебраической разности величин начального и текущегс световых потоков формируют сигнал рассогласования и соответственно изменяют скорость линейного перемещения, формируют синхроимпульсы через заданные угловые интервалы поворота винта и определяют внутришаговую погрешность при совпадении по времЕни командных импульсов и синхроимпульсов как разность между расчетным линейного перемещения и его измеренной величиной для заданного накопленного значения угла,