Устройство для контроля резьб

 

Изобретение относится к контрольно - измерительной технике, в частности к устройствам для контроля резьб. Устройство может быть использовано для контроля резьбы среднего диаметра. Устройство содержит основание 1, установленные на нем вал 3, датчик контакта 9 и арретир 8, измерительный резьбовой ролик 5. Устройство снабжено скобой, установленной на основании 1 с возможностью перемещения в плоскости, нормальной оси вала 3, датчик контакта 9 соединен с упомянутой скобой, измерительный ролик 5 установлен на валу 3 с зазором и возможностью взаимодействия с ним, а в валу 3 установлен подпружиненный пружиной 6 элеменнт 7, взаимодействующий с измерительным роликом 5. Измерительный ролик 5 обкатывается по контролируемой резьбе детали, и по касанию губок скобы 10 определяется годность резьбы. Устройство позволяет повысить точность контроля. 1 с.и. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для контроля резьб.

Известно устройство для контроля внутренних резьб, содержащее корпус, измерительные вставки в форме дисков с профилем проверяемой резьбы на их боковой поверхности, шток, соединенный с корпусом шариковой винтовой парой и имеющий коническую резьбу, конические втулки.

Недостатком этого устройства является низкая точность контроля, поскольку в результат измерения, кроме погрешности отсчетного узла, входят погрешности изготовления конической резьбы, измерительных вставок, а также погрешность, обусловленная существенным отличием характера взаимодействия вставок с измеряемой резьбой от характера взаимодействия резьб при свинчивании (площади зон контакта, их положение на поверхности резьбы).

Известно также устройство для измерения среднего диаметра резьбы больших размеров, содержащее корпус с направляющими, установленные в них неподвижный регулируемый и подвижный подпружиненный вдоль направляющих штоки, закрепленные на штоках оси, измерительные резьбовые ролики, установленные на осях с возможностью вращения и перемещения вдоль своих осей, отсчетный узел, арретир, два упора, закрепленные на корпусе.

Недостатком этого устройства является низкая точность контроля, обусловленная тем, что в результат, кроме погрешности отсчетного узла, входит двойная погрешность изготовления резьбы измерительных роликов, поверхностей, сопрягаемых с осями, самих осей, их расположения в штоках, погрешность из-за относительного перекоса штоков в неперпендикулярности оси резьбы торцу детали, на который опираются упоры.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Для этого устройство для контроля резьб, содержащее основание, установленные на нем вал, отсчетный узел и арретир, измерительный ролик, установленный с возможностью взаимодействия с арретиром, и механизм прижима измерительного ролика, снабжено скобой, установленной на основании с возможностью относительного перемещения в плоскости, нормальной оси вала, и взаимодействия с измерительным роликом, механизм прижима выполнен в виде взаимодействующего с измерительным роликом подпружиненного элемента, установленного на валу с возможностью перемещения в радиальном направлении, измерительный ролик установлен на валу с возможностью относительного перемещения и взаимодействия с ним, а отсчетный узел связан со скобой.

В устройстве отсчетный узел может быть выполнен в виде датчика контакта.

Кроме того, отсчетный узел может быть выполнен в виде бесконтактного датчика (например, датчика зазора), чувствительный элемент которого установлен в скобе с возможностью информационного взаимодействия с измерительным роликом.

В устройстве скоба может быть выполнена с подвижной губкой, установленной в скобе с возможностью относительного перемещения в плоскости, нормальной оси вала и соединенной с отсчетным узлом.

Устройство может быть снабжено толкателем измерительного ролика, выполненным в виде упора, закрепленного на арретире с возможностью взаимодействия с измерительным роликом.

В устройстве механизм прижима может быть выполнен в виде нескольких взаимодействующих с измерительным роликом подпружиненных элементов, установленных на валу с возможностью перемещения в параллельных радиальных направлениях.

Механизм прижима может быть выполнен в виде ступени вала с продольным сквозным пазом, а в одной из частей этой ступени выполнен элемент, взаимодействующий с измерительным роликом.

На фиг.1 представлено осевое сечение устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 - вид сверху на устройство; на фиг.4 - вариант исполнения скобы с подвижной губкой.

Устройство содержит (фиг.1) основание 1, на котором установлен в опоре 2 вал 3, который может вращаться рукояткой 4.

Устройство содержит также измерительный резьбовой ролик 5, установленный на валу 3 с зазором и возможностью относительного перемещения и взаимодействия, и механизм его прижима, выполненный в виде элемента 6, установленного в валу 3 и подпружиненного относительно него пружиной 7 в радиальном направлении.

Кроме того, устройство содержит установленный на основании 1 с возможностью относительного перемещения и взаимодействия с измерительным роликом 5 арретир 8.

Устройство содержит также установленное на основании 1 отсчетное устройство в виде датчика 9 контакта и связанную с ним скобу 10.

Скоба 10 установлена в направляющих 11 с возможностью перемещения в плоскости, нормальной оси вала 3, вдоль линии контроля среднего диаметра резьбы, например вдоль плоскости основания 1. Арретир 8 установлен в направляющих 12 с возможностью перемещения в плоскости, нормальной оси вала 3.

Устройство содержит также толкатель 13, выполненный в виде упора (например, клина), установленного на Г-образной стойке 14, прикрепленной к арретиру 8.

Измерительный ролик 5 имеет осесимметричную полость, диаметр которой больше диаметра вала 3 на заданную величину, и установлен на валу 3.

Измерительный ролик 5 может иметь две ступени - резьбовую и гладкую.

Датчик 9 содержит счетчик 15 (например, на триггере), подключенный к его выходу блок 16 индикации, подключенный к первому (установочному) входу счетчика 15 формирователь 17 импульса сброса, блок 18 подачи электрического потенциала, выход которого соединен с входом формирователя 17 и вторым (счетным) входом счетчика 15, являющимся входом датчика 9.

Устройство содержит также (фиг. 2) установленный в направляющих 11 и подпружиненный относительно них пружиной 19 шток 20 и закрепленный на основании 1 упор 21.

К арретиру 8 прикреплен (фиг.3) двухпозиционный переключатель 22, установленный с возможностью взаимодействия со штоком 20 и упором 21, и ручка 23.

Скоба 10 имеет две губки 24, 25, расстояние между которыми задается исходя из среднего диаметра резьбы, наружного диаметра гладкой ступени (при наличии) измерительного ролика 5 и максимально (или минимально) допустимого значения среднего диаметра контролируемой резьбы.

Длина губок 24, 25 в плоскости, нормальной оси вала 3, задается исходя из максимального зазора между валом 3 и измерительным роликом 5.

Ширина губок 24, 25 при отсутствии гладкой ступени у измерительного ролика 5 должна быть не меньше шага его резьбы.

Скоба 10 или хотя бы одна из губок, например 24, выполнены из электропроводящего материала и электрически изолирована от других электропроводящих частей устройства. Эта губка 24 (или скоба 10) соединена с датчиком 9.

Измерительный ролик 5 выполнен из электропроводящего материала. Блок 18 подачи электрического потенциала соединен (может быть совмещен) с переключателем 22.

Устройство заземлено.

На поверхности измерительного ролика 5 выполнен кольцевой паз 27 с треугольным профилем и заданным углом при вершине, близким к углу профиля контролируемой резьбы. Ширина кольцевого паза 27 вдоль оси вала 3 - не меньше шага контролируемой резьбы. Профиль сечения арретира 8 в плоскости оси вала 3, нормальной плоскости основания 1, также треугольный с тем же углом при вершине. Толкатель 13 установлен так, что расстояние от него до арретира 8 меньше наружного диаметра измерительного ролика 5, но больше среднего диаметра его резьбы. Элемент 6 имеет гладкую сферическую поверхность, взаимодействующую с гладкой внутренней поверхностью полости измерительного ролика 5.

Губка 24 в скобе 10 может быть выполнена подвижной (фиг.4) и подпружинена пружиной 26. При этом скоба 9 снабжена дополнительным неподвижным контактом 28, изолированным от остального устройства и связанным с датчиком 9 контакта. Зазор между контактом 28 и подвижной губкой 23 равен допуску на контролируемый средний диаметр резьбы.

В качестве устройства отсчета может быть использован бесконтактный датчик 9, чувствительный элемент которого установлен в скобе 10 с возможностью информационного взаимодействия (т.е. получения информации) с измерительным роликом 5 (или подвижной губкой 24). При этом целесообразно использовать двухпредельный позиционный переключатель.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (фиг.1) измерительный ролик 5 поджат арретиром 8 к валу 3 через паз 27. Датчик 9 находится в исходном состоянии (счетчик 15 обнулен), на губке 24 скобы 10 потенциал отсутствует, переключатель 22 установлен в исходном положении. Для примера рассмотрим случай контроля резьбы среднего диаметра по верхней границе допуска (собственно средний диаметр, контролируемый непроходным калибром). Контроль резьбы среднего диаметра по нижней границе допуска (приведенного среднего диаметра) проводится аналогично с соответствующей скобой 10. Относительным перемещением детали 29 устройства измерительный резьбовой ролик 5 вводят в резьбовое отверстие на заданную глубину. С помощью ручки 23 смещают арретир 8 с толкателем 13 и переключателем 22. С помощью пружины 7 элемент 6 отжимает измерительный ролик 5 от вала 3. При этом измерительный ролик 5 резьбовой частью ложится на измеряемую резьбу.

При этом возможны следующие варианты.

В первом случае измерительный ролик 5 ложится сопряженным образцом на резьбу, при этом у него нет осевого перемещения.

Во втором случае он ложится на одну из сторон профиля резьбы. При дальнейшем движении арретира 8, поскольку угол его профиля равен углу профиля измеряемой резьбы, измерительный ролик 5 смещается вдоль своей оси и сопрягается с измеряемой резьбой.

В этих случаях, в силу заданного расстояния между толкателем 13 и арретиром 8, толкатель 13 не взаимодействует с резьбовым роликом, поскольку проходит над ним.

В третьем случае измерительный ролик 5 ложится по вертикали своей резьбы на вершины контролируемой резьбы. При дальнейшем движении арретира 8 он с него сходит, ложась на вершины резьбы. При этом толкатель 13 взаимодействует с измерительным роликом 5, сдвигая его с вершин резьбы, и он ложится сопряженным образом на контролируемую резьбу под действием пружины 7 и элемента 6. При дальнейшем движении арретира 8 толкатель 13 выходит из зоны возможного взаимодействия с измерительным роликом 5, а переключатель 22 взаимодействует со штоком 20, смещая с его помощью скобу 10 на определенную величину (равную величине хода штока 20). При этом переключатель 22 перебрасывается в другое положение, отпуская скобу 10, которая под действием пружины возвращается в исходное положение. При этом на токопроводящую поверхность губки 24 подается электрический потенциал от блока 18, по переднему фронту которого формирователь 17 формирует импульс, который устанавливает счетчик 15 в исходное положение. При этом блок 16 индикации индицирует годность детали. Счетчик 15 работает по фронту импульса, поэтому наличие потенциала на его входе не меняет его состояние, поскольку сигнал сброса проходит после подачи потенциала.

Движение арретира 8 прекращается.

При этом измерительный ролик 5 лежит сопряженным образом на контролируемой резьбе и поджат к ней через элемент 6 пружиной 7.

Далее вращают вал 3 рукояткой 4 в таком направлении, чтобы измерительный ролик 5 взаимодействовал сначала с губкой 25 скобы 10. При этом скоба 10 сдвигается до положения, когда контакт с измерительным роликом 5 прекращается.

Подпружиненный элемент 6, воздействуя на измерительный ролик 5, заставляет его катиться по контролируемой резьбе. При дальнейшем движении измерительный ролик 5 подходит к токопроводящей губке 24 скобы 10. Если средний диаметр контролируемой резьбы не превышает максимально допустимого, то контакта измерительного ролика 5 со скобой 10 не будет, и после завершения обкатывания блок 16 индикации покажет годность резьбы.

Если же средний диаметр контролируемой резьбы больше максимально допустимого, то будет контакт измерительного ролика 5 с губкой 24 скобы 10. При этом произойдет замыкание токопроводящей губки 24, и счетчик 15 отметит касание (триггер перебросится в другое состояние). При этом блок 16 индикации покажет брак. Обкатывание прекращают после завершения оборота вала 3. Далее смещают арретир 8 в обратном направлении.

Поскольку смещение измерительного ролика 5 за один оборот меньше половины шага резьбы, то арретир будет взаимодействовать с пазом 27, возвращая измерительный ролик 5 в исходное состояние и поджимая его опять к валу 3.

При этом переключатель 22, взаимодействуя с упором 21, переключается в первоначальное положение, и потенциал с губки 24 (со скобы 10) снимается.

Устройство приходит в исходное положение, а блок индикации показывает результат разбраковки.

Деталь заменяется на следующую, и весь процесс контроля повторяется. При этом блок 16 индикации будет показывать результат контроля последней детали. В случае контроля по нижней границе допуска устанавливается соответствующая скоба (с другим заданным расстоянием между губками).

Процесс контроля аналогичен, однако наличие контакта скобы с измерительным роликом 5 свидетельствует о годности детали. При использовании скобы с подвижной губкой можно одновременно контролировать средний диаметр резьбы по обеим границам допуска. При этом расстояние между губками 24 и 25 скобы 10 задают исходя из нижнего предела допуска на средний диаметр резьбы (что соответствует проходному калибру), а зазор между подвижной губкой 24 и контактом 28 определяется по величине допуска на средний диаметр контролируемой резьбы. При использовании бесконтактного датчика 9 пороги его срабатывания устанавливают аналогично. Механизм прижима может содержать несколько элементов типа элемента 6 и пружин 7, установленных в валу 3 с возможностью перемещения в параллельных радиальных направлениях.

Для контроля резьбы малого диаметра механизма прижима выполняют из последней ступени вала 3. Для этого в ней делается паз вдоль оси вала 3, а в одной из частей разрезанной ступени выполняют выступ (или устанавливают отдельный элемент), взаимодействующий с измерительным роликом 5. При этом роль пружины играет та часть разрезанной ступени вала 3, которая имеет выступ (или отдельный элемент), взаимодействующий с измерительным роликом 5. Для этого она может быть ослаблена путем выполнения более тонкого участка (или более широкого паза) у основания. При этом устройство работает аналогично приведенному выше.

Устройство позволяет более точно контролировать резьбу деталей, поскольку в погрешность контроля входит только погрешность датчика и изготовление только одного измерительного ролика, остальные погрешности исключены. Кроме того, точность повышается и за счет того, что характер взаимодействия измерительного резьбового ролика с контролируемой резьбой ближе к реальному взаимодействию сопрягаемых деталей, чем у прототипа.

Устройство легко переналаживается в широком диапазоне размеров. При этом для переналадки следует заменить только скобу. Для переналадки в более широком диапазоне следует заменить измерительный ролик и скобу. Устройство, кроме того, проще в изготовлении и надежней в эксплуатации.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕЗЬБ, содержащее основание, установленные на нем вал, отсчетный узел и арретир, измерительный ролик, установленный с возможностью взаимодействия с арретиром, и механизм прижима измерительного ролика, отличающееся тем, что оно снабжено скобой, установленной на основании с возможностью относительного перемещения в плоскости, нормальной оси вала, и взаимодействия с измерительным роликом, механизм прижима выполнен в виде взаимодействующего с измерительным роликом подпружиненного элемента, установленного в валу с возможностью перемещения в радиальном направлении, измерительный ролик установлен на валу с возможностью относительного перемещения и взаимодействия с ним, а отсчетный узел связан со скобой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отсчетный узел выполнен в виде датчика контакта.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отсчетный узел выполнен в виде бесконтактного датчика, чувствительный элемент которого установлен в скобе с возможностью информационного взаимодействия с измерительным роликом.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что скоба выполнена с подвижной губкой, установленной в скобе с возможностью относительного перемещения в плоскости, нормальной оси вала, и соединенной с отсчетным узлом.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено толкателем измерительного ролика, выполненным в виде упора, закрепленного на арретире с возможностью взаимодействия с измерительным роликом.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм прижима снабжен дополнительными подпружиненными элементами, установленными на валу в одной плоскости с основным подпружиненным элементом с возможностью радиального перемещения и взаимодействия с измерительным роликом.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подпружиненный элемент выполнен в виде части ступени вала, в которой выполнен продольный сквозной паз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4