Механизм перемещения измерительного устройства

 

Использование: в измерительной технике для перемещения измеряющего датчика с одновременным поворотом измеряемой детали и с автоматическим переходом на соседнюю траекторию измерения каждого хода каретки с датчиком. Сущность изобретения: в механизме перемещения выходной вал кинематически связан с размещенной на дополнительном валу предохранительной муфтой и установленным на ее корпусе барабаном, в винтовой канавке которого смонтирован трос. Концы троса закреплены на каретке, размещенной на колонне с возможностью продольного перемещения и несущей штангу с датчиком. Средняя точка троса механически зафиксирована на барабане. Механизм перемещения обеспечивает одновременность поворота измеряемой детали и перемещения датчика. Барабан на корпусе предохранительной муфты установлен с радиальным и осевым зазорами, а жестко укрепленный на корпусе муфты ведущий палец также расположен в барабане с зазором, что позволяет осуществлять поворот измеряемой детали на заданный угол без перемещения датчика. Происходит смещение винтовой линии поверхности, координаты точек которой измеряются датчиком. Смещение позволяет уменьшать расстояние между двумя соседними точками измерения по вертикали и получить более полную информацию об измеряемой поверхности, осуществлять измерение на ходе каретки и вниз, и вверх. 11 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, например, в измерительном устройстве.

Известны многокоординатные измерительные машины, например, фирмы "Оптон", ФРГ, механизм перемещения которых содержит опору для измеряемой детали, установленную с возможностью вращения вокруг своей оси, привод для вращения опоры, датчик для ощупывания поверхности детали, установленный с возможностью перемещения параллельно оси детали, а также в сторону этой оси и от нее с соответствующими приводами.

Однако, наличие автономных приводов для перемещения датчика увеличивает массу и габариты машины.

Известно контрольно-измерительное устройство фирмы РЭНК ТЭЙЛОР ХОБСОН лимитед /В/, на которое в СССР выдан патент N 1718735, G 01 B 28.7.1990, взятое авторами за прототип, механизм перемещения которого содержит основание, размещенную на нем с возможностью вращения вокруг своей оси опору для детали, привод для вращения опоры, установленную на основании колонну, размещенную на колонне с возможностью продольного перемещения каретку, установленную на каретке с возможностью продольного перемещения штангу, несущую датчик, приводы для перемещения соответственно каретки и штанги.

Однако, необходимость манипулирования несколькими автономными приводами для перемещения датчика при подготовке к работе и при переходе на соседнюю траекторию при измерении усложняет работу оператора при обмере поверхностной сложной конфигурации, когда необходимо получить информацию о координатах как можно большего числа точек поверхности измеряемой детали, увеличивает время, необходимое для измерения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение более полной информации об измеряемой поверхности сложной конфигурации, сокращение времени, необходимого для измерения, а также уменьшение габаритов и массы устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный механизм перемещения измерительного устройства, содержащей основание, размещенный на нем привод вращения опоры для измеряемой детали, установленную на основании колонну, размещенную на колонне с возможностью продольного перемещения каретку и установленную на каретке штангу, несущую датчик, введена размещенная на установленном в корпусе привода дополнительном валу, предохранительная муфта, кинематически связанная с выходным валом привода, вращения опоры, а на корпусе муфты жестко укреплен по крайней мере один ведущий палец и установлен с радиальным и осевым зазорами барабан, снабженный наружной винтовой канавкой, при этом ведущий палец расположен в барабане с зазором, а в винтовой канавке барабана смонтирован канат, концы которого закреплены на размещенной на колонне каретке, несущей штангу с датчиком, а средняя точка каната механически зафиксирована на барабане.

Изобретение является новым, т.к. оно не известно из уровня техники.

Хотя валы, предохранительные муфты, барабаны с наружными винтовыми канавками, ведущие пальцы и канаты широко известны, однако, кинематическая связь размещенной на дополнительном валу предохранительной муфты с выходным валом привода вращения опоры, установка на корпусе муфты жестко укрепленного ведущего пальца и снабженного наружной винтовой канавкой барабана с канатом, концы которого закреплены на каретке, несущей штангу с датчиком, а средняя точка механически зафиксирована на барабане, позволяет осуществлять перемещение каретки, несущей штангу с датчиком, одновременно с вращением опоры для измеряемой детали, а размещение барабана на корпусе муфты с радиальным и осевым зазорами и расположение в барабане с зазором ведущего пальца позволяет в конце хода каретки "вниз" или "вверх" в момент реверса привода вращения опоры осуществлять поворот опоры с измеряемой деталью на половину оборота (180^o) без перемещения датчика. В результате происходит смещение винтовой линии поверхности, координаты точек которой измеряются датчиком, по вертикали на величину, равную половине перемещения датчика за один оборот опоры. Такое смещение позволяет, в свою очередь, уменьшить расстояние между двумя соседними точками по вертикали и получить более полную информацию об измеряемой поверхности.

Переход датчика к измерению геометрических координат соседней точки поверхности происходит автоматически, поэтому отпадает необходимость манипулирования несколькими автономными приводами, что сокращает время, необходимое для получения более полной информации о геометрических координатах точек поверхности сложной конфигурации.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 представлен пример реализации предлагаемого механизма перемещения измерительного устройства.

На фиг. 1 и 2 общий вид и вид А механизма перемещения.

На фиг. 3 механизм перемещения представлен в разрезе Б-Б На фиг. 4 укрупненно показана размещенная на колонне каретка с закрепленными на ней концами каната.

На фиг. 5 представлена размещенная на установленном в корпусе привода дополнительном валу предохранительная муфта и барабан.

На фиг. 6 и 7 представлен в разрезе барабан с ведущими пальцами.

На фиг. 8 укрупненно показана кинематическая связь выходного вала привода вращения опоры с предохранительной муфтой при движении датчика по стрелке Н (вниз) и по стрелке В (вверх) соответственно.

На фиг. 9 представлен в плане привод вращения опоры для измеряемой детали.

На фиг. 10, 11 схематически показаны винтовые линии поверхности, координаты точек которых измеряются датчиком.

Механизм перемещения измерительного устройства содержит основание 1, опору 2 для измеряемой детали 3 и укрепленную на каретке 4 штангу 5, несущую датчик 6.

Привод вращения опоры для измеряемой детали, состоящий из электродвигателя 7, корпуса 8 и двух ременных передач 9 и 10, передающих вращение на выходной вал 11, размещен на основании с помощью болтов 12 (см. фиг.3). Выходной вал через червячное колесо 13 кинематически связан с размещенной на установленном в корпусе привода дополнительном валу 14 предохранительной муфтой 15, на корпусе которой установлен барабан 16, снабженный наружной винтовой канавкой, в которой смонтирован канат 17, ветви 18 и 19 которого закреплены на каретке, размещенной на колонне 20, установленной на основании.

Один конец каната (см. фиг.4) закреплен на каретке с помощью обжатого на канате наконечника 21, снабженного наружной резьбой, и гаек 22 со сферической шайбой 23. Другой конец каната закреплен на каретке с помощью обжатого на канате шарика 24 и втулки 25, снабженной наружной резьбой. Каретка размещена на колонне с помощью подшипника 26. В пазу 27 каретки установлен направляющий валик 28, закрепленный на основании.

На корпусе 29 предохранительной муфты (см. фиг. 5) жестко укреплен ведущий палец 30, расположенный в барабане с зазором. Барабан на корпусе муфты установлен с радиальным зазором К и осевым зазором И.

Средняя точка каната (см. фиг.6) механически зафиксирована на барабане с помощью обжатого на канате шарика 31, уложенного в паз 32, выполненный на барабане.

В приводе вращения опоры (см.фиг.9) выходной вал 33 электродвигателя связан ременной передачей со шкивом 34, вращающим промежуточный вал 35, связанный ременной передачей со шкивом 36.

Работа механизма перемещения измерительного устройства при обмере детали 3, укрепленной на опоре 2, происходит следующим образом.

Перед началом работы каретка 4 со штангой 5 и датчиком 6 находится в верхнем положении (см.фиг.1). При подаче управляющего сигнала на электродвигатель 7 выходной вал 33 электродвигателя вращается по стрелке Л (см. фиг. 9). Через ременную передачу 10 вращение передается на шкив 34 и вал 35, которые вращаются по стрелке М, и далее через ременную передачу 9 на шкив 36 и выходной вал 11, которые вращаются по стрелке П. Вместе с выходным валом вращается опора 2 с укрепленной на ней измеряемой деталью 3. Одновременно червяк выходного вала 11 поворачивает червячное колесо 13 по стрелке Р (см. фиг. 8). При этом (см.фиг.5) поворачивается связанный с червячным колесом корпус 29 предохранительной муфты 15, а жестко установленные в корпусе следующие пальцы 30, занимая положение, показанное на фиг. 6, поворачивают барабан 16 по стрелке Р. При этом ветвь 18 каната 17 (см.фиг.8) наматывается на барабан, а ветвь 19 сматывается с барабана. Каретка 4 (см.фиг.4) под действием силы С, возникающей в ветви 18 движется на подшипнике 26 по колонне 20 вниз, по стрелке Н. При этом направляющий валик 28, установленный в пазу 27 каретки, удерживает ее от поворота.

Вместе с кареткой движется по стрелке Н (см.фиг.1) штанга 5, несущая датчик 6. Когда каретка с датчиком достигает нижнего положения, срабатывает концевой выключатель, электродвигатель выключается.

Учитывая, что перемещение каретки с датчиком происходит одновременно с поворотом измеряемой детали, точки поверхности, геометрические координаты которых измерены на ходе каретки по стрелке Н, располагаются на винтовой линии, показанной на фиг. 10, 11 сплошной линией, начинающейся в точке Ф и заканчивающейся в точке У.

После выключения электродвигателя по управляющему сигналу происходит его новое включение, но с вращением выходного вала электродвигателя в обратную сторону против стрелки Л (см.фиг.9). Соответственно выходной вал 11 вращается против стрелки П, а червячное колесо 13 и корпус 29 предохранительной муфты с ведущими пальцами 30 вращаются против стрелки Р. При этом, т.к. ведущие пальцы 30 установлены в барабане 16 с зазором, поворот барабана 16 против стрелки Р начнется только после того, как ведущие пальцы 30 займут положение, показанное на фиг.7.

За это время червячное колесо повернется относительно барабана на угол Э.

С учетом передаточного отношения i в червячной паре, поворот опоры 2 с измеряемой деталью 3 при неподвижной каретке 4 состоит угол Ш i· Э. В представляемой конструкции Ш 180^o. С началом поворота барабана 16 против стрелки Р начнется наматывание на барабан ветви 19 каната 17 и движение вверх, по стрелке В, каретки 4 с датчиком 6 (см.фиг.1 и фиг.4).

Дальнейшее вращение измеряемой детали и перемещение каретки с датчиком происходят синхронно, точки поверхности, геометрические координаты которых измерены на ходе каретки по стрелке В, располагаются на винтовой линии, показанной на фиг. 10, 11 пунктирной линией, начинающейся в точке Ц и заканчивающейся в точке Ч.

Эта линия смещена по вертикали от линии Ф-У на величину, равную половине перемещения датчика за один оборот.

В момент, когда каретка 4 с датчиком 6 достигает "Верхнего положения", срабатывает концевой выключатель, электродвигатель 7 отключается. Обмер детали заканчивается.

Из вышеизложенного видно, что измерение осуществляется и на ходе каретки из "Верхнего положения" в "Нижнее положение", и на обратном ходе, т.е. холостой ход отсутствует. Один привод осуществляет и перемещение датчика, и вращение измеряемой детали, поэтому не требуется при измерении манипулирование несколькими приводами.

Все это облегчает работу оператора, сокращает время, необходимое для измерения.

Отсутствие дополнительных приводов уменьшает габариты и массу устройства по сравнению с существующими аналогами.

Смещение по вертикали винтовой линии поверхности, координаты точек которой измеряются датчиком, позволяет уменьшить расстояние между двумя соседними точками по вертикали и получить более полную информацию об измеряемой поверхности. 2 4 6 8

Формула изобретения

Механизм перемещения измерительного устройства, содержащий основание, размещенный на нем привод вращения опоры для измеряемой детали, установленную на основании колонну, размещенную на колонне с возможностью продольного перемещения каретку и установленную на каретке штангу, несущую датчик, отличающийся тем, что в него введена размещенная на установленном в корпусе привода дополнительном валу предохранительная муфта, кинематически связанная с выходным валом привода вращения опоры, на корпусе муфты жестко укреплен по крайней мере один ведущий палец и установлен с радиальным и осевым зазорами барабан, снабженный наружной винтовой канавкой, при этом ведущий палец расположен в барабане с зазором, а в винтовой канавке барабана смонтирован канат, концы которого закреплены на размещенной на колонке каретки, несущей штангу с датчиком, а средняя точка каната механически зафиксирована на барабане.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11