Устройство контроля размерности сосуда с оптическим обнаружением контакта

Изобретение относится к области контроля полых объектов или сосудов. Устройство контроля содержит подвижный узел (6), приводимый в движение относительно корпуса (7) и оснащенный наружным калибром (14) и внутренним калибром (15) контроля, системы (35, 37) обнаружения контакта между внутренним (15) и наружным (14) калибрами и сосудом (2). Каждая система (35, 37) обнаружения содержит систему (70) излучения-приема оптического пучка (71) в направлении, параллельном направлению перемещения подвижного узла, механизм (72, 73), установленный на подвижном узле (6), для преобразования движения перемещения калибра (14, 15) относительно подвижного узла (6) в движение, приводящее к перекрыванию или к прекращению перекрывания оптического пучка (71). Изобретение обеспечивает повышение точности и скорости контроля. 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Изобретение относится к технической области контроля полых объектов или сосудов в общем смысле этого слова, например, таких как бутылки, банки, флаконы, в частности, из стекла, с целью выявления возможных дефектов размерности или поверхности на таком сосуде.

В технической области контроля сосудов, в частности, из стекла, после их изготовления предусмотрены различные виды контроля, в частности, горловины или ободка сосуда (внутренний/наружный диаметры, герметичность, высота) или горлышка сосуда (внутренний диаметр, внутренний профиль, протяжка).

Для осуществления таких видов контроля, как известно, используют одно или несколько устройств, каждое из которых содержит проверочную головку, предназначенную для опускания либо на точное расстояние в зависимости от типа сосуда, либо для вхождения в контакт с сосудом, либо для опоры на сосуд во время контроля. Обычно такой контроль выполняют при помощи машины, имеющей либо линейный конвейер, выполненный с возможностью удержания сосудов в точных положениях, либо звездочный конвейер с индексированным круговым движением для размещения сосудов в соответствии с различными постами контроля. Каждую проверочную головку перемещают возвратно-поступательным вертикальным движением в случае звездочного конвейера, тогда как для линейного конвейера проверочная головка может дополнительно перемещаться горизонтально.

В патенте FR 2818748 описано устройство контроля, содержащее головку, установленную на горизонтальной кулисе, которая закреплена на каретке, перемещаемой возвратно-поступательным вертикальным движением при помощи ремня, установленного между холостым шкивом и шкивом, приводимым в движение сервоприводом. Одним из недостатков такого устройства является относительно большая перемещаемая масса, что ограничивает скорость и ускорение перемещения проверочной головки. Вследствие этого, скорость контроля сосудов оказывается ограниченной, что является основным недостатком в процессе конвейерного производства сосудов. Другой недостаток такого известного устройства проявляется, когда головка предназначена для вхождения в контакт с сосудом. Действительно, ход проверочной головки не определен по причине разброса высоты сосудов и дефектов, которые влияют на этот ход, не позволяя проверочной головке опускаться во время операции протяжки. Поэтому, с учетом неопределенности этого хода и переносимой массы может произойти сильное столкновение между проверочной головкой и сосудом, что может привести к повреждению сосуда и/или проверочной головки. Наконец, такое устройство не позволяет определять происхождение обнаруживаемых дефектов.

В патенте GB 1432120 описано устройство для контроля сосудов, содержащее несколько постов контроля, один из которых предназначен для контроля размерного соответствия ободков и горлышек сосудов. Этот пост контроля содержит подвижный узел, перемещаемый при помощи приводной системы возвратно-поступательным движением относительно корпуса устройства в направлении перемещения, параллельном оси симметрии сосудов. Этот подвижный узел оснащен наружным калибром для наружного контроля ободка сосудов и внутренним калибром для внутреннего контроля ободка и горлышка сосудов.

Устройство, описанное в этом документе GB 1432120, имеет те же недостатки, что и устройство, раскрытое в патенте FR 2818748.

Из патентной заявки FR 2174203 известна также проверочная машина для контроля ободков и горлышек сосудов, содержащая подвижный узел, приводимый приводной системой в цикличное возвратно-поступательное движение относительно корпуса машины. Подвижный узел перемещают в вертикальном направлении, параллельном оси симметрии сосудов. Подвижный узел оснащен калибром или шаблоном для контроля ободка снаружи. Этот шаблон установлен на конце нижней муфты, направляемой в вертикальном возвратно-поступательном движении перемещения относительно корпуса.

Подвижный узел содержит также верхнюю муфту, установленную коаксиально внутри нижней муфты и оснащенную калибром или щупом контроля горловины. Эту верхнюю муфту перемещают возвратно-поступательным вертикальным движением для обеспечения введения контрольного щупа внутрь горловины сосуда.

Каждая муфта оснащена буртиком, который заходит внутрь выемки рычага, когда шаблон и щуп занимают положение, соответствующее не имеющему дефекта сосуду. Если в сосуде не соблюдены предписанные допуски, одна и/или другая из муфт занимает положение, в котором буртик приводит в действие рычаг, включающий переключатель, указывающий, что размеры бутылки не отвечают заданным допускам.

Такое устройство позволяет определить, что обнаруженный дефект находится на горловине или снаружи ободка. Однако такое устройство не позволяет определить характер размерного дефекта, обнаруживаемого щупом, например, что горловина является слишком узкой или слишком большой, или шаблоном, например, что ободок является слишком большим или слишком маленьким.

Однако чтобы соответствующим образом повлиять на процесс изготовления этих сосудов, важно различать характер дефектов на содержащих их сосудах.

В патентной заявке FR 2973107 описано устройство контроля размерности сосудов, в котором применяют калибровочную головку, содержащую, в частности, наружный калибр и внутренний калибр. Такое устройство содержит также средства обнаружения отклонения положения внутреннего калибра относительно наружного калибра, что позволяет характеризовать дефект прошивки отверстия. Эти средства обнаружения содержат средства оптического наведения в направлении, перпендикулярном к перемещению подвижного узла, содержащие излучатель светового пучка и расположенный напротив приемный фотоэлемент. Отклонение положения внутреннего калибра относительно наружного калибра обнаруживают благодаря приведению в действие мишени, которая перекрывает или не перекрывает приемный фотоэлемент. Таким образом, фотоэлемент обнаруживает их относительное положение, когда подвижный узел находится в нижнем положении, при этом калибры обычно входят в максимальный контакт с сосудом. Такое устройство позволяет обнаруживать дефекты диаметра прошивки отверстия. Однако такое устройство не позволяет определять размерное соответствие ободков и/или горлышек сосудов и различных типов дефектов для сосудов, не соответствующих размерности, таких как высота и внутренний диаметр протяжки и диаметр прошивки отверстия и наружный диаметр.

В патентной заявке FR 2965344 описано устройство контроля для ободков и горлышек сосудов, содержащее подвижный узел, приводимый в возвратно-поступательное движение относительно корпуса в направлении перемещения, параллельном оси симметрии сосудов. Этот подвижный узел оснащен наружным калибром для контроля ободка сосудов снаружи и внутренним калибром для внутреннего контроля ободка и горлышка сосудов. Наружный и внутренний калибры установлены подвижно с возможностью перемещения независимо друг от друга и относительно подвижного узла в направлении перемещения, параллельном направлению перемещения подвижного узла.

Такое устройство содержит также систему измерения в направлении перемещения положения подвижного узла относительно корпуса. Это устройство содержит также систему обнаружения контакта между внутренним калибром и сосудом во время движения подвижного узла, что позволяет отслеживать появления контакта внутреннего калибра с сосудом. Это устройство содержит также систему обнаружения контакта между наружным калибром и сосудом во время движения подвижного узла, что позволяет отслеживать появления контакта наружного калибра с сосудом. В зависимости от измерений положения подвижного узла и от появлений контакта между калибрами и сосудом блок обработки этого устройства позволяет определять размерное соответствие ободков и/или горлышек сосудов и типы дефектов для сосудов, не соответствующих размерности.

Каждая система обнаружения контакта содержит датчик, одна часть которого неподвижно соединена с подвижным узлом, а другая неподвижно соединена с калибрами. Таким образом, датчик контакта обнаруживает расположение частей датчика друг против друга в момент контакта калибров с сосудом. Недостатки такого устройства связаны с установкой датчика на подвижном узле, которая требует электрического соединения между перемещающимся датчиком и неподвижным блоком обработки. Кроме недостатка, связанного с перемещением слишком большой нагрузки, скорости и ускорения подвижного узла создают напряжения на перемещаемом датчике, которые увеличивают его уязвимость.

Кроме того, из предшествующего уровня техники, в частности, из документов WO 2007/096585 и JP 2012129454 известны оптические датчики, содержащие излучатель света и приемник света. Такие оптические датчики позволяют обнаруживать присутствие объекта, который приходит в положение между излучателем света и приемником света. Такие датчики, обнаруживающие присутствие объекта, не дают информации о появлениях контакта между калибрами и сосудами, которая необходима для проверки размерного соответствия ободков и горлышек сосудов.

Настоящее изобретение призвано устранить недостатки известных решений и предложить устройство, позволяющее контролировать с высокой скоростью ободок и горлышко сосудов для проверки размерного соответствия ободков и горлышек сосудов и определять тип обнаруживаемых дефектов, причем такое устройство является прочным, точным и занимает мало места.

Для решения этой задачи изобретением предложено устройство контроля для ободков и горлышек сосудов, содержащее:

- подвижный узел, приводимый в возвратно-поступательное движение относительно корпуса в направлении перемещения, параллельном оси симметрии сосудов, и с максимальным ходом, при этом подвижный узел оснащен наружным калибром для наружного контроля ободка сосудов и внутренним калибром для внутреннего контроля ободка и горлышка сосудов, при этом наружный и внутренний калибры установлены подвижно с возможностью перемещения независимо друг от друга и относительно подвижного узла в направлении перемещения, параллельном направлению перемещения подвижного узла,

- систему измерения положения подвижного узла относительно корпуса в направлении перемещения, при этом измерения положения поступают в блок обработки,

- систему обнаружения контакта между внутренним калибром и сосудом во время движения подвижного узла, при этом обнаружение контакта поступает в блок обработки,

- систему обнаружения контакта между наружным калибром и сосудом во время движения подвижного узла, при этом данные о появлениях контакта поступают в блок обработки,

- и блок обработки, позволяющий в зависимости от измерений положения подвижного узла и от появлений контакта между калибрами и сосудом определять размерное соответствие ободков и/или горлышек сосудов и типы дефектов для сосудов, не соответствующих размерности.

Согласно изобретению, каждая система обнаружения контакта калибра содержит:

- систему излучения-приема оптического пучка в направлении, параллельном направлению перемещения подвижного узла, и в сегменте длиной, по меньшей мере равной максимальному ходу подвижного узла, при этом система излучения установлена на корпусе,

- механизм, установленный на подвижном узле, для преобразования движения перемещения калибра относительно подвижного узла в движение, приводящее к перекрыванию или к прекращению перекрывания оптического пучка, с целью обнаружения появления контакта калибра независимо от положения подвижного узла.

Кроме того, устройство в соответствии с изобретением имеет в комбинации по меньшей мере один и/или другой из следующих дополнительных признаков:

- механизм преобразования движения преобразует линейное движение перемещения калибра в движение поворота мишени в плоскости, содержащей оптический пучок,

- механизм преобразования движения содержит шарнирный рычажный механизм, установленный между подвижным узлом и калибром,

- механизм преобразования движения преобразует линейное движение перемещения калибра в движение вращения в плоскости, перпендикулярной к направлению оптического пучка,

- механизм преобразования движения содержит геликоидальную передачу, связанную с плоской передачей,

- система излучения-приема оптического пучка содержит излучатель и приемник оптического пучка, установленные друг против друга и отстоящие друг от друга по меньшей мере на величину максимального хода подвижного узла,

- система излучения-приема оптического пучка содержит излучатель и приемник оптического пучка, установленные вместе, противоположно которым установлен оптический отражатель.

Различные отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего описания вариантов выполнения изобретения, представленных в качестве не ограничительных примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 - схематичный фронтальный вид в разрезе заявленного устройства контроля в верхнем положении относительно сосуда.

Фиг. 2 - схематичный фронтальный вид в разрезе заявленного устройства контроля в положении контроля сосуда.

Фиг. 3 - схематичный фронтальный вид в разрезе, иллюстрирующий вариант выполнения системы излучения-приема оптического пучка.

Фиг. 4 - схематичный фронтальный вид в разрезе, иллюстрирующий другой пример выполнения механизма преобразования движения, входящего в состав системы обнаружения в соответствии с изобретением.

Фиг. 5А-5Н - схематичный фронтальный вид в разрезе, иллюстрирующий различные конфигурации устройства контроля, которые соответствуют контролю диаметра ободка с дефектом, соответствующим слишком большому ободку, правильной прошивке отверстия и правильному диаметру ободка, контролю диаметра ободка с дефектом, соответствующим слишком маленькому ободку, неправильной прошивке отверстия, соответствующей слишком маленькому отверстию, неправильной прошивке отверстия, соответствующей слишком большому отверстию, неправильной прошивке отверстия, соответствующей зауженному отверстию горлышка, отводу инструментов и обнаружению, соответствующему отсутствию сосуда.

На фиг. 1 показано заявленное устройство 1 контроля, позволяющее контролировать с высокой скоростью полые сосуды 2 любого соответствующего типа, например, из стекла, имеющие ось симметрии X. Классически, каждый сосуд 2 содержит горлышко 3, оснащенное ободком 4, ограничивающим внутри отверстие 5 доступа внутрь сосуда 2. В частности, устройство 1 контроля позволяет контролировать горлышко 3 и ободок 4 сосудов 2 с целью определения размерного соответствия ободков и горлышек сосудов и типа дефектов для сосудов, не соответствующих размерности.

Устройство 1 контроля предназначено для оснащения любой машины для производства сосудов, которые перемещаются на высокой скорости перед устройством 1 контроля при помощи соответствующих средств. Производственная машина и средства доставки сосуда до устройства 1 контроля и средства манипулирования сосудами хорошо известны специалисту в данной области и не являются объектом изобретения, поэтому их описание опускается. Устройство 1 контроля установлено на раме машины контроля, встроенной или присоединенной к производственной машине. В представленном примере сосуды поступают к системе 1 контроля в стоячем или вертикальном положении, поэтому можно считать, что ось X симметрии бутылки расположена в вертикальном направлении.

Устройство 1 контроля содержит узел 6, подвижный относительно несущего корпуса 7. Подвижный узел 6 приводится в движение приводной системой 9 для обеспечения возвратно-поступательного движения подвижного узла в направлении перемещения, параллельном оси X симметрии сосудов 2. В представленном примере подвижный узел 6 совершает для каждого сосуда движение опускания и движение подъема в вертикальном направлении перемещения, так как во время контроля при помощи заявленного устройства 1 бутылка 2 занимает стоячее положение. Разумеется, устройство 1 может также контролировать бутылки, находящиеся в других положениях.

Согласно предпочтительному отличительному признаку изобретения, приводная система 9 содержит сервопривод 10, корпус которого закреплен на несущем корпусе 7. Сервопривод 10 содержит выходную шестерню 11, взаимодействующую с зубчатой рейкой 12, входящей в состав подвижного узла 6. Сервопривод 10 приводит во вращение выходную шестерню 11 в одном направлении и в противоположном направлении, чтобы циклично сообщать зубчатой рейке 12 движение опускания и движение подъема вдоль вертикальной оси.

Подвижный узел 6 содержит наружный калибр 14 для наружного контроля ободка 4 сосудов и внутренний калибр 15 для внутреннего контроля ободка и горлышка сосудов 2. Как будет пояснено ниже, подвижный узел 6 перемещает возвратно-поступательным движением калибры 14, 15 таким образом, чтобы они входили в контакт с сосудом 2 во время движения опускания подвижного узла 6.

В частности, калибры 14, 15 установлены концентрично и имеют общую ось S симметрии, проходящую в вертикальном направлении, поэтому в положении контроля ось X симметрии сосуда 2 и ось S симметрии находятся на одной линии. При каждом движении опускания подвижного узла 6 вдоль вертикальной оси S калибры 14, 15 контролируют размеры ободка и горлышка присутствующего сосуда. Движение подъема подвижного узла используют для удаления проверенного сосуда и для подачи следующего контролируемого сосуда.

Наружный калибр 14 имеет кольцевую форму колпака с центром на оси S симметрии. Наружный калибр 14 имеет нижний входной конец 16, ограничивающий калибровочное отверстие 17. Внутренний диаметр этого калибровочного отверстия 17 равен наибольшему диаметру, допустимому для ободка 4 сосуда. Таким образом, как показано на фиг. 5А, если ободок 4 сосуда имеет диаметр, превышающий диаметр калибровочного отверстия 17 (слишком большой ободок), то ободок 4 сосуда упирается в нижний конец 16 наружного калибра 14.

Калибровочное отверстие 17 ограничено внутренним заплечиком 18, который предназначен для вхождения в контакт или в положение опоры на край или бортик 41 ободка 4.

Согласно предпочтительному варианту изобретения, наружный калибр 14 содержит также выходное отверстие 19, выполненное над заплечиком 18, сообщающееся с калибровочным отверстием 17 и выходящее на втором конце 20 наружного калибра, противоположном первому нижнему концу 16. Это выходное отверстие 19 имеет стопорный заплечик 21, находящийся между вторым концом 20 и заплечиком 18.

Таким образом, калибровочное отверстие 17 и выходное отверстие 19 ограничивают между собой кольцевой заплечик 18, ширина которого соответствует диапазону допусков для рекомендованных значений ширины ободков 4 (фиг. 5В). Иначе говоря, во всех случаях, когда ободок 4 имеет нормальный диаметр, наружный калибр 14 приходит в положение опоры своим заплечиком 18 на бортик 41 ободка 4. В случае, когда ободок 4 имеет диаметр, меньший диаметра выходного отверстия 19 (фиг. 5С), ободок 4 проходит в выходное отверстие 19 наружного калибра 14 и затем входит в контакт с наружным калибром 14 либо с нижним концом 16, либо со стопорным заплечиком 21.

Внутренний калибр 15 имеет форму стержня или щупа, установленного внутри наружного калибра 14 и концентрично относительно наружного калибра 14. Калибр 15, который имеет симметричную форму и центрован по оси S симметрии, ограничивает нижний участок 24, отделенный от верхнего участка 26 заплечиком 25. Диаметр верхнего участка 25 превышает диаметр нижнего участка 24. Диаметр нижнего участка 24 соответствует минимальному диаметру, допустимому для горловины сосуда 2, тогда как диаметр верхнего участка 26 соответствует максимальному диаметру, допустимому для горловины сосуда. Таким образом, кольцевой заплечик 25, ограниченный между верхним 26 и нижним 24 участками, имеет ширину, соответствующую диапазону допусков для внутреннего диаметра горлышка сосуда. В случае, когда горлышко 3 имеет диаметр в диапазоне допусков, внутренний калибр 15 упирается своим заплечиком 25 в бортик 41 ободка (фиг. 5В).

Согласно предпочтительному варианту изобретения, внутренний калибр 15 имеет также концевой участок 27, начинающийся от нижнего участка 24 и имеющий диаметр, меньший диаметра нижнего участка 24. Концевой участок 27, который имеет свободный или упорный конец 28, соединен с нижним участком 24 через соединительный поясок 271.

Если горлышко 3 сосуда 2 имеет слишком маленький диаметр, стержень входит в положение упора своим концевым участком 27 и, в частности, своим соединительным пояском 271 в сосуд 2 (фиг. 5D). Если внутренний диаметр горлышка 3 превышает максимальный диаметр из диапазона допусков, то верхний участок 26 проникает внутрь горлышка 3 сосуда 2 (фиг. 5Е). Кроме того, в случае, когда горлышко сосуда имеет дефект прошивки отверстия (фиг. 5F), внутренний калибр 15 упирается на уровне бортика ободка своим концевым участком 27.

Согласно предпочтительному отличительному признаку изобретения, между наружным калибром 14 и внутренним калибром 15 расположен трубчатый съемник 29. Этот трубчатый съемник 29 содержит первый конец 291, закрепленный на корпусе 7 таким образом, чтобы его продольная ось симметрии совпадала с осью S симметрии. Трубчатый съемник 29 содержит второй конец 292, противоположный первому концу 291 и расположенный между внутренним калибром 15 и наружным калибром 14. Иначе говоря, наружный калибр 14 находится снаружи трубчатого съемника 29, тогда как внутренний калибр 15 находится внутри трубчатого съемника 29.

Диаметр трубчатого съемника 29 рассчитан таким образом, чтобы съемник мог входить в контакт с бортиком 41 ободка 4 в случае подъема сосуда вместе с подвижным узлом 6, что позволяет отсоединить сосуд от подвижного узла 6 (фиг. 5G).

Следует отметить, что наружный калибр 14 и внутренний калибр 15 обнаруживают каждый дефект на данном уровне их перемещения вдоль вертикальной оси, который отличается от одного дефекта к другому. Так, внутренний калибр 15 занимает, например, более высокое положение по высоте во время обнаружения зауженного горлышка (фиг. 5F) по сравнению с занимаемым положением по высоте, когда внутренний калибр 15 обнаруживает горлышко с нормальными размерами (фиг. 5В). Точно так же, во время обнаружения слишком большого диаметра ободка (фиг. 5А) наружный калибр занимает положение по высоте выше по сравнению с положением, занимаемым указанным наружным калибром 14 во время обнаружения слишком маленького диаметра (фиг. 5С).

Устройство 1 контроля содержит также систему 30 измерения положения подвижного узла 6 относительно корпуса в направлении перемещения подвижного узла. Эта система может содержать любые средства, позволяющие определить положение вдоль оси перемещения подвижного узла 6. Согласно предпочтительному варианту выполнения, система 30 измерения содержит датчик положения, являющийся частью сервопривода 11. Такая система 30 измерения позволяет определять положение подвижного узла 5 и, следовательно, внутреннего 15 и наружного 14 калибров относительно корпуса 7 в вертикальном направлении в представленном примере. Иначе говоря, такая система 30 измерения позволяет получить в системе координат расстояния вдоль вертикальной оси абсциссу подвижного узла 6 относительно его исходной точки.

Эта система 30 измерения соединена с блоком 31 обработки любого известного типа, например, в виде микрокомпьютера. Таким образом, система 30 измерения направляет в блок 31 обработки измерения положения подвижного узла 6. Поскольку положение калибров 14, 15 относительно подвижного узла 6 известно, блок 31 обработки определяет положение калибров 14, 15 относительно неподвижного корпуса.

Система 1 контроля содержит также систему 35 обнаружения контакта, появляющегося между внутренним калибром 15 и сосудом 2 во время движения подвижного узла 6. Эта система 35 обнаружения соединена с блоком 31 обработки. Таким образом, блок 31 обработки может определять появления контакта между внутренним калибром 15 и сосудом 2.

Система 1 контроля содержит также систему 37 обнаружения контакта, появляющегося между наружным калибром 14 и сосудом 2 во время движения подвижного узла 6. Эта система 37 обнаружения соединена с блоком 31 обработки. Таким образом, блок 31 обработки может определять появления контакта между наружным калибром 14 и сосудом 2.

Кроме того, наружный калибр 14 и внутренний калибр 15 установлены подвижно в направлении перемещения независимо друг от друга и относительно подвижного узла 6. Иначе говоря, каждый калибр 14, 15 имеет возможность индивидуального перемещения в вертикальном направлении перемещения во время контакта калибра с сосудом 2.

Предпочтительно устройство 1 контроля содержит так называемый внутренний механизм 40 амортизации контакта между сосудом 2 и внутренним калибром 15 и возврата в положение указанного внутреннего калибра. Устройство 1 контроля содержит также так называемый наружный механизм 41 амортизации контакта между сосудом 2 и наружным калибром 14 и возврата в положение указанного наружного калибра. Таким образом, каждый амортизационный и возвратный механизм 41, 41 выполнен, с одной стороны, с возможностью амортизации контакта между калибром 14, 15 и сосудом 2 и, с другой стороны, с возможностью возврата каждого калибра 14, 15 в его исходное положение или положение покоя в отсутствие контакта с сосудом 2.

Как показано, в частности, на фиг. 1, наружный калибр 14 и внутренний калибр 15 установлены подвижно в направлении перемещения относительно суппорта 45 подвижного узла 6. Этот суппорт 45, который, разумеется, является подвижным относительно неподвижного корпуса 7, содержит зубчатую рейку 12, нижний конец которой неподвижно соединен с деталью 46, обеспечивающей удержание и направление наружного калибра 14. В представленном примере эта направляющая деталь 46 выполнена в виде пластины, имеющей проходное отверстие 47 для трубчатого съемника 29, что обеспечивает вертикальное движение скольжения пластины 46 относительно неподвижного трубчатого съемника 29. Верхний конец зубчатой рейки 12 неподвижно соединен при помощи соединительной детали 48 с направляющим кожухом 49, расположенным по существу параллельно зубчатой рейке 12. Этот кожух 49 направляется в вертикальном перемещении относительно корпуса 7 при помощи направляющих элементов 50 любого известного типа. Кожух 49 установлен таким образом, что по меньшей мере частично находится внутри трубчатого съемника 29.

Таким образом, суппорт 45 образован зубчатой рейкой 12, соединительной деталью 48, кожухом 49 и пластиной 46. Наружный калибр 14 и внутренний калибр 15 установлены подвижно независимо друг от друга относительно этого суппорта 15 и при помощи амортизационного и возвратного механизма, соответственно 41, 40.

Таким образом, в качестве амортизационного и возвратного механизма наружный механизм 14 оснащен по меньшей мере одной и в представленном примере тремя направляющими осями 52, установленными подвижно относительно пластины 46. Каждая ось 52 оснащена возвратной пружиной 53, установленной между наружным калибром 14 и пластиной 46 для возврата наружного калибра 14 в положение покоя.

В отсутствие контакта между наружным калибром 14 и ободком 4 сосуда наружный калибр 14 занимает относительно суппорта 45 положение покоя, зафиксированное возвратными пружинами 53 и упором, выполненным на осях 52 и опирающимся на пластину 46 (фиг. 1). Во время контакта между наружным калибром 14 и ободком 4 наружный калибр 14 подвергается действию усилия, которое приводит к подъему наружного калибра 14 относительно суппорта 45 и к сжатию возвратных пружин 53 (фиг. 2). Во время подъема подвижного узла 6 ободок 4 перестает опираться на наружный калибр 14, и возвратные пружины 53 заставляют наружный калибр 14 вернуться в его исходное положение покоя.

Амортизационный и возвратный механизм 40 содержит шток 60, имеющий первый нижний конец, неподвижно соединенный с внутренним калибром 15. Этот шток 60 установлен внутри кожуха 49, который при помощи любых соответствующих направляющих средств 61 обеспечивает направление скольжения штока 60 относительно кожуха 49.

Предпочтительно этот шток 60 содержит пружину 63 между внутренним калибром 15 и нижним концом кожуха 49. В отсутствие контакта между внутренним калибром 15 и сосудом 2 пружина 63 действует на внутренний калибр 15 таким образом, что он занимает положения покоя относительно направляющего кожуха 49. Шток 60 удерживается в этом положении при помощи упора, выполненного на штоке и опирающегося на кожух 49 (фиг. 1). В случае опоры внутреннего калибра 15 на ободок 4 на внутренний калибр 15 действует усилие, приводящее к подъему штока 60 относительно направляющего кожуха 49 (фиг. 2). При прекращении опоры калибра 15 на ободок 4 пружина 63 стремится вернуть внутренний калибр 15 в его исходное положение покоя.

Согласно изобретению, каждая система 35, 37 обнаружения контакта между калибром 14, 15 и сосудом 2 содержит систему 70 излучения-приема оптического пучка 71 в направлении, параллельном направлению перемещения подвижного узла 6. Согласно отличительному признаку изобретения, системы 70 излучения-приема установлены и закреплены на корпусе 7. Каждый оптический пучок 71 создается в сегменте длиной, по меньшей мере равной максимальному ходу подвижного узла 6, для обеспечения обнаружения, как будет показано ниже, появления контакта на протяжении всего хода подвижного узла 6.

Каждая система 35, 37 обнаружения контакта калибра содержит соответственно механизм 72, 73 преобразования движения перемещения калибра 15, 14 относительно подвижного узла 6 в движение, приводящее к перекрыванию или к прекращению перекрывания оптического пучка 71, для обнаружения появления контакта калибра при любом положении подвижного узла 6. Каждый механизм 72, 73 преобразования установлен на подвижном узле 6.

Согласно варианту выполнения, представленному на чертежах, в отсутствие относительного перемещения между подвижным узлом 6 и калибром 15 или 14 оптический пучок 71 не перекрывается или не испытывает влияния со стороны механизма 72, 73 преобразования движения. С другой стороны, как только калибр начинает перемещаться в результате своего контакта с сосудом, механизм 72, 73 преобразования движения перекрывает оптический пучок 71, что позволяет обнаружить появление контакта. Иначе говоря, механизм 72, 73 преобразования движения создает препятствие на пути оптического пучка, и изменение состояния перекрывания оптического пучка, обнаруживаемое системой 70 излучения-приема, сигнализирует о появлении контакта калибра.

Согласно другому варианту выполнения изобретения, в отсутствие относительного перемещения менаду подвижным узлом 6 и калибром 15 или 14 оптический пучок 71 перекрывается механизмом 72, 73 преобразования движения. Каждая система 35, 37 обнаружения контакта калибра содержит соответственно механизм 72, 73 преобразования движения перемещения калибра 15, 14 относительно подвижного узла 6 в движение, которое приводит к прекращению перекрывания оптического пучка 71. Таким образом, изменение состояния перекрывания пучка обнаруживается системой 70 излучения приема, которая сигнализирует о появлении контакта калибра при помощи системы 70 излучения-приема при любом положении подвижного узла 6. Иначе говоря, появление контакта приводит к движению перемещения калибра 15, 14 относительно подвижного узла 6 таким образом, что механизм 72, 73 преобразования движения прекращает перекрывать оптический пучок 71. Этот вариант обнаружения контакта за счет прекращения перекрывания пучка является обратным (или дуальным) и эквивалентным варианту с перекрыванием.

Как правило, каждый механизм 72, 73 содержит мишень 74, которая может занимать:

- в отсутствие перемещения калибра первое положение покоя, в котором мишень 74 находится на расстоянии от оптического пучка 71 (фиг. 1) или в котором мишень 74 перекрывает оптический пучок 71,

- при относительном перемещении между калибром и подвижным узлом 6 второе положение, называемое положением обнаружения, в котором мишень 74 перекрывает оптический пучок 71 (фиг. 2) или соответственно в котором мишень 74 перестает перекрывать оптический пучок 71.

Предпочтительно каждый механизм 72, 73 преобразования движения является механическим, то есть не требует соединения (электрического или механического) между подвижным узлом 6 и неподвижным корпусом 7. Для этого механизмы 72, 73 преобразования движения расположены между подвижным узлом 6 и калибрами 14, 15 или связаны ними элементами.

В примере, представленном на фиг. 1 и 2, механизмы 72, 73 преобразования движения преобразуют линейное движение перемещения калибров в движение поворота мишени 74 в плоскости, содержащей оптический пучок. Согласно этому примеру, каждый механизм 72, 73 преобразования движения содержит шарнирную рычажную систему 75, установленную между подвижным узлом 6 и калибром 14, 15. В примере, показанном на фиг. 1 и 2, механизм 72 преобразования движения внутреннего калибра 15 содержит двойной рычаг 75, первое плечо которого соединено через шарнир 76 с концом штока 60, выступающим из кожуха 49 и противоположным первому нижнему концу, неподвижно соединенному с внутренним калибром 15. Второе плечо двойного рычага 75, конец которого, противоположный концу, соединенному поворотным шарниром с первым плечом, оснащен мишенью 74, соединено через шарнир 77 с подвижным узлом 6 и, в частности, с соединительной деталью 48.

Механизм 73 преобразования движения наружного калибра 14 содержит двойной рычаг 75, первое плечо которого соединено через шарнир 76 со вторым концом 20 наружного калибра 14. Второе плечо двойного рычага 75, конец которого, противоположный концу, соединенному поворотным шарниром с первым плечом, оснащен мишенью 74, соединено через шарнир 76 с подвижным узлом 6 и, в частности, с соединительной деталью 46, обеспечивающей удержание наружного калибра 14.

В примере, показанном на фиг. 4, каждый механизм 72, 73 преобразования движения преобразует линейное движение перемещения калибров в движение вращения в плоскости, перпендикулярной к направлению оптического пучка 71. Согласно этому примеру, механизмы 72, 73 преобразования движения содержат геликоидальную передачу 80, связанную с плоской передачей 81 для обеспечения перемещения мишени 74 вращательным движением в плоскости, перпендикулярной к направлению оптического пучка 71. Таким образом, для механизма 72 преобразования движения внутреннего калибра 15 перемещающийся скольжением элемент геликоидальной передачи 80 соединен с концом штока 60, выступающим из кожуха 90, тогда как вращающийся элемент соединен с подвижным элементом плоской передачи 81, на котором установлена мишень 74. Подвижный элемент плоской передачи направляется соединительной деталью 48.

Точно так же, для механизма 73 преобразования движения наружного калибра 14 перемещающийся скольжением элемент геликоидальной передачи 80 соединен со вторым концом 20 наружного калибра 14, тогда как вращающийся элемент соединен с подвижным элементом плоской передачи 81, на котором установлена мишень 74. Подвижный элемент плоской передачи 81 направляется соединительной деталью 46.

Разумеется, механизмы 72, 73 преобразования могут быть выполнены иначе, чем в решениях, показанных на чертежах. Точно так же, система 70 излучения-приема может быть выполнена любым соответствующим образом. Например, в примере, показанном на фиг. 1 и 2, система 70 излучения-приема оптического пучка 71 содержит излучатель Е оптического пучка и приемник R оптического пучка, расположенные друг против друга и отстоящие друг от друга по меньшей мере на величину максимального хода подвижного узла, и такую систему обычно называют оптической вилкой или оптическим барьером.

В примере, показанном на фиг. 3, система 70 излучения оптического пучка 71 содержит излучатель Е и приемник R оптического пучка, установленные вместе, при этом противоположно им или напротив них установлен оптический отражатель R1.

Появления контакта, обнаруживаемые системами 35, 37 обнаружения, поступают в блок 31 обработки, который на основании измерений, выдаваемых системой 30 измерения положения подвижного узла 6, может определять размерное соответствие ободков и горлышек сосудов 2. Действительно, каждое положение контакта калибра 14, 15 соответствует разному размерному контролю ободка и горлышка сосуда. При помощи операции калибровки можно определить теоретическое вертикальное положение калибров 14, 15, соответствующее сосуду без дефекта и соответственно сосуду с дефектом.

Поскольку положение подвижного узла 6 относительно корпуса 7, то есть относительно плоскости укладки сосудов 2 известно, блок 31 обработки 31 может определить высоту сосудов на основании появления контакта наружного калибра 14 с ободком сосуда и/или появления контакта внутреннего калибра 15.

Принцип работы устройства 1 контроля напрямую вытекает из представленного выше описания.

После доставки сосуда 2 напротив устройства 1 контроля на приводную систему 9 подают команду для обеспечения опускания подвижного узла 6. Как только калибр 14, 15 войдет в контакт с сосудом 2, этот контакт обнаруживают при помощи соответствующей системы 35, 37 обнаружения. В этот момент блок 31 обработки определяет при помощи системы 30 измерения положение калибра, входящего в контакт с сосудом, поэтому блок 31 обработки может определить размерное соответствие сосуда и тип обнаруженного дефекта для не соответствующих размерности сосудов, Предпочтительно в зависимости от появлений контакта двух калибров 14, 15 и от системы 30 измерения блок 31 обработки определяет положение подвижного узла 6 в момент контактов калибров 14, 15 с сосудом 2. При помощи этих измерений и появлений блок 31 обработки осуществляет вычисления, дающие дополнительную информацию о размерности на горлышках и ободках сосудов 2 и, в частности, по типам дефектов, присутствующих на сосудах 2.

Таким образом, в зависимости от вертикального положения, занимаемого каждым из калибров 14, 15, когда появляется по меньшей мере один контакт с сосудом, блок 31 обработки может точно определить размерное соответствие ободка и горлышка сосуда. Как было указано выше, в зависимости от вертикального положения, занимаемого каждым из калибров 14, 15, когда появляется по меньшей мере один контакт с сосудом, блок 31 обработки может точно определить размерное соответствие ободка и горлышка сосуда, при этом можно определить тип дефекта среди следующих дефектов:

- дефект внутреннего диаметра горлышка, меньшего минимального допустимого диаметра (так называемый дефект протяжки),

- дефект диаметра прошивки отверстия, меньшего минимального допустимого диаметра (так называемый дефект прошивки отверстия),

- дефект диаметра прошивки отверстия, превышающего максимальный допустимый диаметр (так называемый дефект прошивки отверстия),

- дефекты высоты, превышающей допустимый максимум,

- дефекты высоты, меньшей допустимого минимума,

- дефект наружного диаметра, меньшего допустимого минимума,

- дефект наружного диаметра, превышающего допустимый максимум.

Следует отметить, что при помощи появлений контакта одного и/или другого из калибров 14, 15 с сосудом 2 блок 31 обработки может в зависимости от измеренного положения подвижного узла 6 подать команду на изменение направления перемещения приводной системы на противоположное с целью подъема подвижного узла 6. На практике, в случае сосудов нормальной размерности калибры 14, 15 входят в контакт с сосудом 2 по существу одновременно. В случае отсутствия сосуда (фиг. 5Н) ни одна из систем 35, 37 обнаружения не обнаруживает контакт. Блок 31 обработки выполнен с возможности подачи команды на подъем подвижного узла 6, управляя приводной системой 9, когда подвижный узел 6 достигает заранее определенного нижнего вертикального положения.

Изобретение не ограничивается описанными и показанными на фигурах примерами, и в него можно вносить различные изменения, не выходя при этом за его рамки.

1. Устройство контроля для ободков и горлышек сосудов (2), содержащее:

подвижный узел (6), выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения относительно корпуса (7) в направлении перемещения, параллельном оси симметрии сосудов, и с максимальным ходом, при этом подвижный узел оснащен наружным калибром (14) для наружного контроля ободка сосудов и внутренним калибром (15) для внутреннего контроля ободка и горлышка сосудов, при этом наружный (14) и внутренний (15) калибры установлены подвижно с возможностью перемещения независимо друг от друга и относительно подвижного узла (6) в направлении перемещения, параллельном направлению перемещения подвижного узла,

систему (30) измерения положения подвижного узла (6) относительно корпуса в направлении перемещения, при этом измерения положения подвижного узла поступают в блок (31) обработки,

систему (35) обнаружения появления контакта между внутренним калибром (15) и сосудом (2) во время движения подвижного узла (6), при этом данные об обнаружении контакта поступают в блок (31) обработки,

систему (37) обнаружения появления контакта между наружным калибром (14) и сосудом (2) во время движения подвижного узла, при этом данные об обнаружении контакта поступают в блок (31) обработки,

и блок (31) обработки, позволяющий в зависимости от измерений положения подвижного узла (6) и от появлений контакта между калибрами (14, 15) и сосудом (2) определять размерное соответствие ободков и/или горлышек сосудов и типы дефектов для сосудов, не соответствующих размерности,

отличающееся тем, что каждая система (35, 37) обнаружения контакта калибра содержит:

систему (70) излучения и приема оптического пучка (71) в направлении, параллельном направлению перемещения подвижного узла, и в сегменте длиной, равной по меньшей мере максимальному ходу подвижного узла (6), причем система излучения установлена на корпусе,

механизм (72, 73), установленный на подвижном узле (6), для преобразования движения перемещения калибра (14, 15) относительно подвижного узла (6) в движение, приводящее к перекрыванию или к прекращению перекрывания оптического пучка (71), для обнаружения появления контакта калибра при любом положении подвижного узла (6).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм (72, 73) преобразования движения преобразует линейное движение перемещения калибра (14, 15) в движение поворота мишени (74) в плоскости, содержащей оптический пучок.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что механизм (72, 73) преобразования движения содержит шарнирный рычажный механизм (75), установленный между подвижным узлом (6) и калибром (14, 15).

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм (72, 73) преобразования движения преобразует линейное движение перемещения калибра в движение вращения в плоскости, перпендикулярной к направлению оптического пучка.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что механизм (72, 73) преобразования движения содержит геликоидальную передачу (81), связанную с плоской передачей (82).

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система (70) излучения и приема оптического пучка содержит излучатель (Е) и приемник (R) оптического пучка (71), установленные друг против друга и отстоящие друг от друга по меньшей мере на величину максимального хода подвижного узла (6).

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система (70) излучения и приема оптического пучка содержит излучатель (Е) и приемник (R) оптического пучка, установленные вместе, противоположно которым установлен оптический отражатель (R1).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптическим устройствам для измерения и контроля, а именно к устройствам для измерения геометрических параметров нагретых изделий, и может быть использовано при производстве обечаек.

Изобретение относится к оптическим устройствам для измерения и контроля, а именно к устройствам для измерения геометрических параметров нагретых изделий, и может быть использовано при производстве обечаек.

Изобретение относится к карьерному железнодорожному транспорту и может быть использовано при определении радиуса кривизны рабочей поверхности железнодорожного рельса.

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

Изобретение относится к оптическим устройствам для измерения и контроля, а именно для измерения геометрических параметров деталей, и может быть использовано при производстве различных деталей типа тел вращения.

Изобретение относится к области технических измерений и может быть использовано при измерении диаметра изделия с учетом отклонений формы. .

Изобретение относится к оптическим устройствам для измерения и контроля, а именно к устройствам для измерения геометрических параметров нагретых изделий, и может быть использовано при производстве обечаек.

Изобретение относится к устройствам бесконтактного измерения диаметров цилиндрических тел. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к области контроля полых объектов или сосудов. Устройство контроля содержит подвижный узел, приводимый в движение относительно корпуса и оснащенный наружным калибром и внутренним калибром контроля, системы обнаружения контакта между внутренним и наружным калибрами и сосудом. Каждая система обнаружения содержит систему излучения-приема оптического пучка в направлении, параллельном направлению перемещения подвижного узла, механизм, установленный на подвижном узле, для преобразования движения перемещения калибра относительно подвижного узла в движение, приводящее к перекрыванию или к прекращению перекрывания оптического пучка. Изобретение обеспечивает повышение точности и скорости контроля. 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

Наверх