Устройство для измерения толщины изделий

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров изделий и малых изменений этих размеров. Цель изобретения - повышение информативности и производительности измерений. Измерительные датчики 1-10 толщины с помощью двухкоординатного привода устанавливаются на измерительные позиции в горизонтальной плоскости по сигналам блока 15 управления приводом. После установки в горизонтальной плоскости датчики перемещаются в вертикальной плоскости до контакта с контролируемым изделием. Сигналы с датчиков поступают на блок 17 индикации через блок 11 формирования и усиления, коммутатор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, блок 14 обработки данных. Положение датчикор в горизонтальной плоскости фиксируется блоком 16 измерения положения датчиков, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)5 G 01 В 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° м

Оа еФ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4696066/28 (22) 31.03.90 (46) 15.03.92. Бюл, М 10 (71) Межотраслевое научно-техническое предприятие измерений (72) Ф.Э.Герценштейн, А.П.Коваленко и

С.Г.Максютов (53) 531.717 (088.8) (56) Берлин П.С. Механотроны. М.: Машиностроение,.1984, с. 171.

Авторское свидетельство СССР

М 1268943, кл. G 01 В 7/06, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров изделий и

„„5U,„, 1719882 А1 малых изменений этих размеров. Цель изобретения — повышение информативности и производительности измерений. Измерительные датчики 1-10 толщины с помощью двухкоординатного привода устанавливаются на измерительные позиции в горизонтальной плоскости по .сигналам блока 15 управления приводом. После установки в горизонтальной плоскости датчики.перемещаются в вертикальной плоскости до контакта с контролируемым иэделием. Сигналы с датчиков поступают на блок 17 индикации через блок 11 .формирования и усиления, коммутатор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, блок 14 обработки данных. Положение датчикоР в горизонтальной Я плоскости фиксируется блоком 16 измерения положения датчиков, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Ф

1719882

20

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения малых лйнейных размеров изделий из твердых материалов или малых изменений этих размеров.

Известный профилометр состоит из датчика, содержащего механотрон, на стержне которого укреплена алмазная игла привода, соединенного с датчиком шлангом и обеспечивающего возвратно-поступательное движение датчика электронного блока, стойки столика с опорной призмой, на которой размещается контролируемое изделие.

Начальное положение стержня в этом устройстве определяется опорой из твердосплавного материала, установленной на конце датчика и постоянно контактирующей с контролируемой поверхностью изделий.

Наиболее близким к. предлагаемому техническим решением является электромагнитный толщиномер, содержащий импульсный источник тока, подключенный к

его выходу источник поля, преобразовательполя, аналого-цифровой преобразователь, функциональный преобразователь, первый и второй регистры, блок сравнения кодов, блок отображения информации, основную схему управления, двухкоординатный привод перемещения преобразователя поля, включающий два шаговых микродвигателя и блок управления шаговыми микродвигателями.

Недостатком этого устройства является значительная площадь контролируемого пятна, по которой проиСходит усреднение информационного сигнала, необходимость наличия информации об электромагнитных свойствах материала изделия, большое время измерений при реализации многоточечного контроля, низкий информационный уровень выходных данных.

Цель изобретения — повышение информативности и производительности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины снабжено двухкоординатным приводом, кинематически связано с датчиками блока датчиков толщины, подключенным к входу привода блоком управления приводом, подключенным к его входу блоком измерения положения датчиков толщины, вход которого подключен к второму выходу блока обработки данных, второй выход — к второму входу блока обработки данных, третий выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, блок датчиков толщины выполнен в виде многоярусной кольцевой рамы, на ярусах которой размещены датчики толщины, каждый из которых выполнен с возможностью перемещения вдоль плоскости яруса, ярусы располо>кены в горизонтальных плоскостях параллельно друг другу, .многоярусная рама выполнена с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а стол крепления изделия выполнен с опорным кольцевым выступом, соосным с кольцевой рамой, в виде электродвигателя системы рычагов, винтового механизма, выполненного в виде двух соосных ходовых винтов, разделенных электромагнитной муфтой, один из ходовых винтов предназначен для сопряжения с помощью винтовой гайки с многоярусной кольцевой рамой блока датчиков толщины, на другом установлены гаики-толкатели с конусной наружной поверхностью, каждый из рычагов системы рычагов одним из концов кинематически сопряжен с наружной поверхностью соответствующей гайки-толкателя, а другой конец предназначен для сопря>кения с соответствующим датчиком блока датчиков толщины.

На фиг, 1 приведена блок-схема электронной части устройства для измерения толщины; на фиг. 2 — кинематическая схема.

Приведенные схемы иллюстрируют работу устройства, использующего 10 датчиков, хоть суть проблемы не меняется при увеличении числа датчиков. Их количество будет ограничиваться, кроме технической целесообразности, взаимным соотношением поперечных размеров датчика и контролируемого объекта.

Блок-схема электронной насти устройства содержит измерительные датчики I—

10, десятиканальный блок формирования и усиления (БФУ) 11 входной величины, коммутатор (К) 12, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13, блок 14 обработки данных (БОД), блок 15 управления приводом перемещения (БУПП), блок 16 измерения положения датчиков толщины (БДП), блок 17 отобра>кения информации (БИ), блок 18 питания.

Кинематическая схема включает привод перемещения, содержащий электродвигатель 19 с винтовым валом 20 и электромагнитной муфтой 21, конические толкатели 22 с коромыслом 23, траверсу 24 с тягами 25, корпуса датчиков 2б, направляющие 27, двухьярусную кольцеобразную раму 28, стол

29 с кольцеобразным выступом, иглы 30.

Измерительные датчики 1 — 10 подключены к входу БФУ 11, десять выходов которых связаны с информационными входами коммутатора 12, управляющий вход коммутатора 12 подключен к управляющему выходу БОД 14, а выход коммутатора 12 связан через АЦП 13 с входом БОД 14, выход которого соединен с БИ 17. Один выход БДП 1б

17198В2 включенной, траверса 24 начинает опу- 40

50 нее положение связан с БОД 14, а второй — с входом БУПП

15.

Винтовой. вал 20 электродвигателя 19 выполнен из двух частей, соединенных электромагнитной муфтой 21. На верхней .части вала установлена подвижная траверса 24, с которой жестко связаны вертикальные тяги 25, закрепленные на ярусах рамы

28. На нижней части вала 20 подвижно установлены конические толкатели 22. Коромысла 23 фрикционно связаны с толкателями 22 и шарнирно — с корпусами измерительных датчиков 26. Корпуса измерительных датчиков 26 установлены в направляющих 27, закрепленных радиально на кольцеобразной раме 28. Вся конструкция закреплена на столе 29, имеющем кольцеобразный выступ (элементы крепления на фиг. 2 не показаны}.

Иглы 30 выполняют роль передаточных механизмов измерительных датчиков 26;

Устройство работает следующим образом.

После подачи питания по сигналу с

БУПП 15 включаются электродвигатель 19 и электромагнитная муфта 21, подвижная траверса 24 перемещается по верхней части вала 20 в крайнее верхнее положение, поднимая связанную с ней тягами 25 двухъярусную кол ьцеобразную раму 28 с расположенными на ней измерительными датчиками. В верхнее положение нижней части вала перемещаются и конические толкатели 22, которые тягами 23 перемещают датчики 26 по направляющим 27, устанавливая датчики в крайних (горизонтальных) положениях. По команде с БОД 14 программно происходит заданная горизонтальная ориентировка датчиков 26. При этом с БУПП 1.5 поступает сигнал реверса на электродвигатель 19, муфта 21 остается скаться, одновременно опускаются конические толкатели 22, которые тягами 23 перемещают датчики 26 в направляющих

27, устанавливая датчики в заданном положении. После отработки сигнала установки датчиков с БДП 16 на БУПП 15 поступает сигнал, которым снимается напряжение с муфты 21, изменяется направление вращения вала 20 и система возвращается в верхВ процессе измерений электромагнитная муфта 21 остается отключенной, а горизонтальное положение датчиков не меняется. Для изменения горизонтального поло>кения датчиков необходимо повторить описанную выше программную. процедуру.

После отработки любой программной процедуры происходит возврат траверсы 24 в верхнее положение.

Процедура измерения состоиг из 2-х этапов. На первом этапе происходит запоминание в БОД 14 состояния поверхности стола 29. При этом по команде с БОД 14 через БДП 16 на БУПП 15 поступает команда, по которой включается электродвигатель 19, обеспечивая перемещение траверсы 24 вниз вместе с тягами 25 и кольцеобразной рамой 28. Рама 28 опускается на кольцеобразный выступ стола 29, и в момент касания рамы и стола в БДП формируется сигнал, по которому БУПП 15 отключает электродвигатель, а БОД 14 запускает режим опроса датчиков коммутатором 12.

При установке рамы на кольцеобразном выступе стола иглы 30 оказываются установленными на поверхности стола 29.

Вертикальное перемещение игл 30 преобразуется датчиками 1-10 в электрические сигналы, которые усиливаются БУФ 11, и сигналы, пропорциональные величине перемещения, называемые контрольными, поступают на информационные входы коммутатора 12.

Таким образом, контрольные сигналы с каждого датчика через АЦП 13 фиксируются в БОД14.

После фиксации контрольного сигнала

БОД 14 формирует управляющий сигнал на вход .БДП 16, который подает сигнал на

БУПП 15, включает электродвигатель 19 в прямом направлении, траверса 24 винтовым валом 20 поднимается и посредством тяг 25 возвращает в верхнее положение двухьярусную раму 28. Иглы измерительных датчиков 30 поднимаются над поверхностью стола 29. По сигналу с БДП, поступающему на БУПП, происходит отключение электродвигателя 19 в момент установки траверсы в верхнее положение.

На стол 29 помещается измеряемое изделие, и по сигналу с БУПП движение траверсы вниз повторяется. В момент установки рамы 28 на кольцеобразном выступе стола 29 иглы 30 касаются измеряемого иэделия. В результате, по аналогии с контрольным сигналом, формируются измерительные сигналы с каждого датчика, которые, как и контрольные, поступают в БОД

14.

В результате обработки контрольного и измерительного сигналов на выходе БОД выделяется ряд величин, соответствующих: разности контрольного и измерительного сигналов по каждому датчику, что соответствует толщине изделия в точках измерения; среднему арифметическому по всем датчикам, соответствующему усредненной толщине изделия на плоскости измерения; максимальному отклонению толщины изделия относительно усредненного значения в положительную и отрицательную сторону; относительной погрешности измерения 5 и т.д.

Перечисленные величины программно определяются в БОД и отображаются БИ 17.

В соответствии с работой устройства необходима установка датчиков перемещения, 10 фиксирующих; появление контакта между кольцеобразным выступом стола и рамой при ее опускании; верхнее положение траверсы 24 при ее подъеме; горизонтальное положение измерительных датчиков 1 — 10. 15

На фиг. 2 эти датчики не показаны.

- Таким образом, многоточечный контроль обеспечивается за счет установки большого количества измерительных датчиков, многояруснэго расположения измери- 20 тельных датчиков, а использование контактной иглы в качестве передаточного механизма позволяет обеспечить большое количество контрольных точек на малой площади поверхности контролируемого из- 25 делия. Параллельная работа всех измерительных датчиков резко сокращает время измерения, которое практически определяется скоростью работы электронной схемы.

Использование в устройстве блока об- 30 работки данных и дисплейного блока индикации позволяет вывести любой объем измерительной информации. Расширение требуемого объема информации определяется программным обеспечением блока об- 35 работки данных.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения толщины изделий, содержащее стол для крепления изделия, блок датчиков толщины, подклю- 40 ченные к нему последовательно блок усиления и формирования сигналов, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки данных, блок отображения ин- формации, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью повышения информативности за счет повышения плотности точек контроля на контролируемой поверхности и повышения производительности за счет автоматизации измерений, оно снабжено двухкоординатным приводом, кинематически связанным с датчиками блока датчиков толщины, подключенным к входу привода блоком управления приводом, подключенным к его входу блоком измерения поло>кения датчиков толщины, вход котОрого подключен к второму выходу блока обработки данных, второй выход — к второму входу блока обработки данных, третий выход которого подключен к управляющему, входу коммутатора, блок датчиков толщины выполнен в виде многоярусной кольцевой рамы, на ярусах которой размещены датчики толщины, каждый из которых выполнен с возможностью перемещения вдоль плоскости. яруса, ярусы расположены в горизонтальных плоскостях параллельно друг другу, многоярусная рама выполнена с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а стол крепления изделия выполнен с опорным кольцевым выступом, соосным с кольцевой рамой.

2. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что двухкоординатный привод выполнен в виде электродвигателя, системы рычагов, винтового механизма, выполненного в виде двух соосных ходовых винтов, разделенных электромагнитной муфтой, один из ходовых винтов предназначен для сопряжения с помощью винтовой гайки с многоярусной кольцевой рамой блока датчиков толщины, на другом установлены гайки-толкатели с конусной наружной поверхностью, каждый из рычагов системы рычагов одним из концов кинематически сопряжен с наружной поверхностью соответствующей гайки-толкателя, а другой конец . предназначен для сопря>кения с соответствующим датчиком блока датчиков толщины.

1719882

Составитель М.Исхакова

Техред M.Ìoðãåí Tàë Корректор Э.Лончакова

Редактор M.Öèòêèíà

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 7б3 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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