Устройство для активного контроля цилиндрических поверхностей

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2469260:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для активного контроля цилиндрических поверхностей в процессе механической обработки цилиндрических поверхностей. Сущность: устройство содержит подпружиненный измерительный ролик со счетчиком частоты вращения подпружиненного измерительного ролика, соединенный с основным держателем посредством крестовины. Выход счетчика соединен с входами первого элемента «НЕ» и одновибратора и первым входом второго элемента «И». Выход датчика корректировки угла поворота подпружиненного измерительного ролика соединен со вторым входом первого элемента «И», выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, выход которого соединен с входом буферного регистра памяти, выход которого соединен с адресным входом табличного вычислителя, выход которого соединен с входом цифрового индикатора. Выход первого элемента «НЕ» соединен с первым входом первого элемента «И». Выход одновибратора соединен с входом второго элемента «НЕ» и с входом разрешения записи буферного регистра памяти. Выход второго элемента «НЕ» соединен со вторым входом второго элемента «И», выход которого соединен с входом установки в нуль двоичного счетчика. Технический результат - повышение надежности устройства и точности контроля цилиндрических поверхностей в процессе обработки. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для активного контроля цилиндрических поверхностей, основанных на способе обкатки измерительным роликом в процессе механической обработки непосредственно на рабочих местах, например в процессе шлифования шеек коленчатых валов.

Известно устройство [1], реализующее способ измерения диаметров деталей вращающимся измерительным роликом, содержащее датчик частоты вращения детали, измерительный ролик, связанный с преобразователем угла поворота, и светоизлучающий осциллограф.

Недостатком указанного устройства является низкая точность измерения из-за проскальзывания ролика по измеряемой поверхности, так как ролик передает крутящий момент к преобразователю, а это, в свою очередь, вызывает подтормаживание измерительного ролика и его проскальзование по поверхности измеряемой детали. Кроме того, практически невозможно установить измерительный ролик так, чтобы оси вращения ролика и детали были параллельны, а непараллельность приводит к дополнительному существенному проскальзыванию ролика. Измерение временных характеристик импульсов, поступающих от датчика частоты вращения детали и преобразователя числа оборотов ролика, на экране осциллографа приводит к значительным погрешностям в процессе измерения, так как невозможно визуально точно измерить переменные величины, по которым вычисляется диаметр изделия.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для измерения диаметров изделий [2], содержащее измерительный ролик с датчиком частоты вращения, причем ролик укреплен посредством пластины на держателе. Кроме того, оно содержит первый счетчик импульсов, датчик частоты вращения изделия, второй и третий счетчики импульсов, генератор тактовых импульсов, буферный регистр, первый и второй триггеры и вычислитель диаметров.

Недостатком указанного устройства является также низкая точность измерения, так как измерительный ролик кинематически связан с преобразователем угла поворота и имеет одну степень свободы. Такая связь приводит к повышению проскальзывания ролика по измеряемой поверхности при передаче крутящего момента к преобразователю, что приводит к подтормаживанию измерительного ролика. Отсутствие дополнительной степени свободы измерительного ролика способствует снижению надежности и точности измерения, вследствие износа поверхности ролика и непараллельности оси вращения ролика и измеряемой детали.

Технический результат - повышение надежности устройства и точности контроля цилиндрических поверхностей в процессе обработки.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для активного контроля цилиндрической поверхности изделия содержит счетчик импульсов, буферный регистр памяти и вычислитель.

Особенностью предлагаемого устройства является то, что подпружиненный измерительный ролик соединен с основным держателем посредством (свободно вращающейся в двух плоскостях) крестовины, со счетчиком частоты вращения подпружиненного измерительного ролика, с входами первого элемента «НЕ», одновибратора и первым входом второго элемента «И», выход датчика корректировки угла поворота подпружиненного измерительного ролика соединен со вторым входом первого элемента «И», выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, выход которого соединен с входом буферного регистра памяти, выход которого соединен с адресным входом табличного вычислителя, выход которого соединен с входом цифрового индикатора, выход первого элемента «НЕ» соединен с первым входом первого элемента «И», выход одновибратора соединен с входом второго элемента «НЕ» и с входом разрешения записи буферного регистра памяти; выход второго элемента «НЕ» соединен со вторым входом второго элемента «И», выход которого соединен с входом установки в нуль двоичного счетчика.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана механическая часть, на фиг.2 - электронная, а на фиг.3 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие работу электронной части устройства.

Механическая часть устройства содержит основной держатель 1, на одном конце которого закреплена в подшипниках крестовина 2, к свободным концам которой также через подшипники крепится одним концом держатель 3, на другом конце которого размещен подпружиненный измерительный ролик 4. Ближе к окружности подпружиненный измерительный ролик 4 имеет сквозное отверстие 5, а на держателе 3 с разных сторон размещены отверстия (причем все три отверстия находятся на равных расстояниях и на одном радиусе от оси вращения подпружиненного измерительного ролика 4), светодиод 6 и фотоприемник 7, образующие датчик 8 частоты вращения подпружиненного измерительного ролика 4.

Электронная часть устройства состоит из датчика 8 частоты вращения подпружиненного измерительного ролика, выход которого соединен с входами первого элемента «НЕ» 9 и входом одновибратора 10, а также с первым входом второго элемента «И» 11. Выход первого элемента «НЕ» 9 соединен с первым входом первого элемента «И» 12, ко второму входу которого подсоединен выход датчика 13 корректировки угла поворота подпружиненного измерительного ролика 4. Выход первого элемента «И» 12 соединен со счетным первым входом двоичного счетчика 14, выход которого соединен с входом буферного регистра памяти 15, выход которого соединен с адресным входом табличного вычислителя 16, выход которого, в свою очередь, соединен с входом цифрового индикатора 17. Выход одновибратора 10 соединен с входом второго элемента «НЕ» 18 и с входом разрешения записи буферной памяти 15. Выход второго элемента «НЕ» 18 соединен со вторым входом второго элемента «И» 11, выход которого соединен со вторым входом двоичного счетчика 14.

Устройство работает следующим образом. Подпружиненный измерительный ролик 4 прижимается к поверхности измеряемой детали. Крестовина 2 придает подпружиненному измерительному ролику 4 две дополнительные степени свободы, за счет чего ролик 4 имеет возможность катиться по измеряемой поверхности по наименьшей окружности и принимает параллельное положение с осью обрабатываемой детали. При вращении подпружиненного измерительного ролика 4 по поверхности измеряемой детали сигнал от светодиода 7 проходит через отверстие в держателе 3 в момент совпадения этого отверстия с отверстием в подпружиненном измерительном ролике 4, попадает также через отверстие в держателе 3 (но уже с противоположной стороны) на фотоприемник 6, который вырабатывает сигнал А (фиг.3). Светодиод 7 и фотоприемник 6 образуют датчик 8 частоты вращения подпружиненного измерительного ролика 4. Сигнал А с выхода датчика 8 частоты вращения одновременно запускает одновибратор 10, выходной сигнал В которого поступает на вход второго элемента «НЕ» 18, выходной сигнал D с первого элемента «НЕ» 9 поступает на первый вход элемента «И» 12, а на второй вход первого элемента «И» поступает сигнал С от датчика 13 корректировки угла поворота подпружиненного измерительного ролика 4, на выходе первого элемента «И» образует сигнал Е, который поступает на вход обнуления двоичного счетчика 14 и устанавливает его в состояние «0», с выхода которого счетные импульсы, имеющие форму F, поступают на вход буферного регистра памяти 15.

Выходной импульс В одновибратора 10 поступает на вход разрешения записи буферного регистра памяти 15 и разрешает перезапись двоичного кода с двоичного счетчика 14 в буферную память 15, причем сигнал В имеет длительность меньше, чем половина длительности импульса А. Двоичный код с выхода буферного регистра памяти 15 поступает на адресный вход табличного вычислителя 16, в ячейках которого хранятся предварительно рассчитанные значения диаметров деталей по формуле [3]:

где D - диаметр измеряемой детали; d - диаметр измерительного ролика; k - коэффициент пропорциональности; N - число измерительных импульсов за период измерения, равный одному обороту подпружиненного измерительного ролика 4.

С выхода табличного вычислителя 16 данные поступают на вход цифрового индикатора 17, где и отображаются в цифровом виде параметры измеряемой детали.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.с. №1404806, МКИ G01B 7/12. Способ измерения диаметров деталей вращающимся измерительным роликом / В.Ш.Магдеев и В.А.Воробьев (СССР), опубл. 23.06.1988, бюл. №23.

2. А.с. №1298521, МКИ G01B 7/12. Устройство для измерения диаметров изделий / В.Ш.Магдеев и В.А.Воробьев (СССР), опубл. 23.03.1987, бюл. №11.

3. А.с. №1404805, МКИ G01B 7/12. Способ измерения диаметров цилиндрических изделий / Ю.В.Моисеев и В.А.Поцелуев (СССР), опубл. 23.06.1988, бюл. №23

Устройство для активного контроля цилиндрических поверхностей, содержащее счетчик импульсов, буферный регистр памяти и вычислитель, отличающееся тем, что оно снабжено подпружиненным измерительным роликом, соединенным с основным держателем посредством крестовины, со счетчиком частоты вращения подпружиненного измерительного ролика, соединенного с входами первого элемента «НЕ», одновибратора и первым входом второго элемента «И», выход датчика корректировки угла поворота подпружиненного измерительного ролика соединен со вторым входом первого элемента «И», выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, выход которого соединен с входом буферного регистра памяти, выход которого соединен с адресным входом табличного вычислителя, выход которого соединен с входом цифрового индикатора, выход первого элемента «НЕ» соединен с первым входом первого элемента «И», а выход одновибратора соединен с входом второго элемента «НЕ» и с входом разрешения записи буферного регистра памяти, выход второго элемента «НЕ» соединен со вторым входом второго элемента «И», выход которого соединен с входом установки в нуль двоичного счетчика.

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для автоматического контроля линейных размеров и отклонений формы деталей на операциях шлифования. .

Устройство для активного измерения диаметров цилиндрических изделий // 2397439

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для активного контроля диаметров цилиндрических поверхностей, основанных на способе обкатки мерительным роликом в процессе механической обработки, например в процессе механической обработки изделий.

Устройство для активного измерения цилиндрических поверхностей // 2382984

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для активного контроля цилиндрических поверхностей. .

Электронная лесная мерная вилка // 2363149

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к ручным инструментам для измерения диаметра деревьев. .

Устройство для контроля размеров цилиндрических деталей // 2359219

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля размеров цилиндрических деталей. .

Устройство для измерения наружного диаметра тонкостенной цилиндрической детали // 2347182

Изобретение относится к устройствам для измерения диаметров тонкостенных цилиндрических оболочек. .

Устройство для активного контроля линейных размеров изделий // 2316420

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для автоматического контроля линейных размеров и отклонений формы деталей, режущего и контрольного инструментов с минимальными допусками 2...4 мкм и любым числом выступов с минимальной их шириной 0,05 мм на операциях шлифования.

Устройство для измерения диаметра цельнокатаных колес и бандажей по кругу катания // 2312304

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения диаметра цельнокатаных колес и бандажей по кругу катания, и может быть использовано в прокатном производстве, машиностроении и в ремонтном производстве железнодорожного транспорта.

Универсальный виброконтактный преобразователь размеров // 2310814

Изобретение относится к измерительной технике на основе виброконтактного преобразователя размеров. .

Способ измерения износа стальных проволочных канатов грузоподъемных машин // 2281489

Изобретение относится к области неразрушающего магнитного контроля изделий и предназначено для контроля износа стальных проволочных канатов грузоподъемных кранов, лифтов и других грузоподъемных машин.

Определение толщины сечения ствола дерева // 2505781

Изобретение относится к способу и устройству для определения толщины сечения ствола дерева. Определяют взаимное положение колес механизма подачи к качестве величины поперечного размера сечения ствола дерева. Определяют положение сучкорезного ножа относительно противоположной ему опорной поверхности для ствола дерева в качестве величины дополнительного поперечного размера сечения ствола дерева. Дополнительный поперечный размер образует, по существу, прямой угол с первым поперечным размером. Осуществляют расчет толщины сечения ствола дерева на основе двух величин поперечных размеров. Установку сучкорезного ножа в положение, окружающее ствол дерева, осуществляют посредством привода, такого как гидравлический цилиндр. Поворотное положение сучкорезного ножа определяют посредством индикатора положения, который встроен в гидравлический цилиндр. Сигнал от индикатора положения передают в вычислительное устройство, такое как компьютер в электронном блоке управления. Устройство для определения толщины сечения ствола дерева, поступившего в лесозаготовочный агрегат, содержащий пару захватывающих ствол дерева противоположных колес механизма подачи и упирающийся в ствол сучкорезный нож, содержит сенсорное средство для определения общего положения колес механизма подачи в качестве величины поперечного размера сечения ствола дерева. Устройство содержит индикатор положения, который встроен в привод, такой как гидравлический цилиндр, для определения поворотного положения сучкорезного ножа. Сучкорезный нож выполнен с возможностью установки его в положение, окружающее ствол дерева, посредством привода, такого как гидравлический цилиндр. Поворотное положение сучкорезного ножа определяется величиной высыпания шток поршня гидравлического цилиндра. Повышается точность определения толщины ствола дерева. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия // 2544893

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия. При реализации способа контролируемое изделие предварительно помещают в электрическое поле, облучают изделие электромагнитной волной, принимают поляризованные волны, измеряют разность хода между этими волнами. Диаметр контролируемого изделия определяют по формуле: где δ - разность (в градусах или радианах) хода волн в диэлектрическом изделии, λ - длина волны (м), r - линейный электрооптический коэффициент (м/В), n - показатель преломления волны в полом диэлектрическом изделии при отсутствии внешнего электрического поля, Евн - напряженность внешнего электрического поля (В/м). Техническим результатом заявляемого решения является повышение стабильности измерения. 1 ил.

Способ определения наружного объема цилиндрического изделия // 2545499

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого решения является расширение диапазона измерения. Технический результат достигается тем, в способе определения наружного объема цилиндрического изделия, использующим взаимодействие электромагнитных волн с контролируемым изделием, предварительно изделие помещают в первое и второе электрические поля, зондируют изделие первой и второй ортогонально направленными электромагнитными волнами, принимают первую и вторую пары ортогонально поляризованных электромагнитных волн, вычисляют корреляционные функции составляющих принятых первой и второй пар поляризованных волн, и объем изделия V определяют по формуле V = π c 3 t p d 2 ⋅ t p h / 4 n 3 ( Δ n − 1 ) 3 , где c - скорость распространения электромагнитной волны в свободном пространстве; n - показатель преломления волны; Δn - разность показателей преломления волн; tpd - время распространения поляризованной волны по линии диаметра цилиндрического изделия (первой и второй пар поляризованных волн), tph - время распространения поляризованной волны по линии высоты цилиндрического изделия (первой и второй пар поляризованных волн). 1 ил.

Стержневой виброгенераторный преобразователь // 2552391

Изобретение относится к измерительной технике на основе виброконтактного преобразователя. Сущностью изобретения является то, что упругие элементы стержневого виброгенераторного преобразователя выполнены S-образными в двух или четырех направлениях в двух зонах крепления, а оси возбудителя колебаний, виброгенератора и измерительного стержня совмещены. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ активного контроля линейных размеров в процессе обработки изделия и устройство для его реализации // 2557381

Изобретение относится к машино-, станко- и приборостроению и предназначено для автоматического контроля линейных размеров цилиндрической и конической формы изделий (золотников, плунжеров, шестерен, шлицевых и гладких валиков, сверл, фрез, зенкеров, разверток, метчиков, калибров, концевых мер длины, протяжек и других деталей с минимальными допусками 2…4 мкм и любым числом выступов, начиная с одного, и с минимальной их шириной 0,05 мм) на операциях шлифования на кругло-, плоско-, бесцентрово-, резьбо-, шлице-, зубошлифовальных станках и других в индивидуальном и мелкосерийном производствах. Сущность предлагаемого технического решения заключается в использовании механически прочного и оптически прозрачного наконечника совместно с трубчатым полым измерительным стержнем. Это позволяет создать оптически замкнутый измерительный канал и использовать высокоточные оптические методы контроля измерения положения поверхности контролируемого изделия на металлообрабатывающих станках в особо тяжелых условиях измерений, обусловленных потоком непрозрачной смазочно-охлаждающей жидкости, ее испарениями, потоками стружки и горячих искр. Измерения размеров контролируемых изделий осуществляются по текущей координате лицевой поверхности наконечника, контактирующей непосредственно с поверхностью контролируемого изделия. Это позволяет исключить многие механические передаточные звенья, которые традиционно используются в подобных устройствах. В некоторых устройствах, реализующих предлагаемый способ измерений, минимизируется или даже исключается влияние износа наконечника на точность измерений. Также имеется возможность измерять интенсивность теплового излучения и, определяя температуру наконечника, вносить коррекцию на температурную составляющую погрешности. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для определения параметров поперечного сечения полых корпусов турбомашины при стендовых испытаниях // 2620764

Изобретение относится к устройствам для определения параметров поперечного сечения полых тел, в частности полых корпусов турбомашины при стендовых испытаниях. Устройство содержит средство для крепления и перемещения, по меньшей мере, одного измерительного элемента, имеющего возможность взаимодействия с полым телом (испытуемым полым корпусом турбомашины). Средство для крепления и перемещения выполнено в виде вала, установленного на подшипниковые опоры внутри полого тела (испытуемого полого корпуса турбомашины), соосно с последним, на наружном диаметре которого в как минимум одном характерном сечении полого тела (испытуемого полого корпуса турбомашины) установлен, по меньшей мере, один упомянутый измерительный элемент, выполненный в виде датчика перемещений, соединенный с системой сбора данных (ССД). Технический результат заключается в повышении точности определения параметров поперечного сечения полых тел. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.