Устройство для контроля диаметров изделий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ, содержащее корпус с роликовыми опорами, подпружине.ннйй измерительный стержень с заКреп ленным на нем светонепроницаемым эк:раном и волоконно-оптический преобразователь , отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, волоконно-оптический преобразователь выполнен из регулярного ленточного волоконного световода, а . его входной торец уложен по кривой. уравнение которой в прямоугольной системе координат х и у -JVcb K n ai(, XQ гдеось координат х совпадает с направлением перемещения)подпружиненной го измерительного стержня; л e /Cd-гCx-c)-,, (о+а)-.1, мм; § б и - - диаметр и расстояние между осями роликовых pnop,MMj С размер, определяемый размерами корпуса, мм; § К - статический коэффициент преобразования устройства; DQ - наименьшее значение конт ролируемого диаметра изделий , мм. 4ik Oi tC

„„SU „„1010462

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК цр 6 01 В 11/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВФИЮО Юз и А:"

ФИЛЗИЭ .3 .. 1

M АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ -I4y„"ó ê -< a, Х0

++„=å I Еа-Мх-e) 3 -<; м;. 15, оЩТа>с, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3372103/25-28 (22) 30.12.81 (46) 07.04. 83. Бюл. и 13 (72) В.M. Шаповалов, М.Д. Хованских и П.И. Марков (7)) Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта.. (53) 531.715.27(088.8) (56) 1. Конюхов Н.E. и др. Оптоэлектронные. измерительные преобразователи. Л., "Энергия", 1977, с. 138.

2. Авторское свидетельство СССР

N 316925, кл. 0 01 В 11/08,:1968: (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ДИАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ, содержащее корпус с роликовыми опорами, подпружинен нФй измерительный стержень с закреп:.ленным на нем светонепроницаемым эк:раном и волоконно-оптический преобразователь, о т л и ч а ю щ а е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, волоконно-оптический преобразователь выполнен из регулярного ленточного волоконного световода, а,. его входной торец уложен по кривой, БИБЛИОТЕК уравнение которой в прямоугольной

:системе координат х и у где ось координат х совпадает с направлением перемещения .подпружиненно" го измерительного стержня;

3 д и с " диаметр и расстояние между осями роликовых опор,им; .С " размер, определяемый размерами корпуса, мм; . а

К - статический коэффициент преобразования устройства;

9 - наименьшее значение конт . ролируемого диаметра изделий, мм. мн;

1 10104

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для контроля диаметров изделий, и может быть применено на железнодорожном транспорте, метрополитенах, в машиностроении и других отраслйх промышленности.

Известно устройство для контроля диаметров изделий, реализующее трехконтактный метод измерения диаметров изделий и содержащее механический преобразователь,) подпружиненный измерительный стержень с щелевой диафрагмой, осветитель и волоконно-.оптический преобразователь с отсчетным бло- 1 ком 111.

Однако такое устройство имеет недостаточно высокую точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой- >4 ство для контроля диаметров изделий, содержащее корпус с роликовыми опора . ми, подпружиненный измерительный стержень с закрепленным на нем светонепроницаемым экраном и волоконно-оп.тический преобразователь. Входной торец волоконно-оптического преобразователя составлен из входных торцов ленточных волоконных световодов переменЛ ной толщины, а выходные торцы свето- З4 водов разведены и сгруппированы на отсчетном блоке в световые и цифровые указатели значений измеряемого диаметра безделия С 23.

Однако вследствии построения воло- з конно-оптического преобразователя из ленточных волоконных световодов, канализирующих световой поток, квантующих перемещение светового штриха и дискретно трансформирующих уровни квантований этого перемещения, точность данного устройства и цена деления его шкалы ограничены значением, определяемым размерами входных торцов ленточных в локонных световодов в направлении перемещения измеритель" ного стержня с экраном. Это приводит, к тому, что перемещение светового штриха в пределах размера входного торца одного ленточного световода на величину, меньшую этого размера, не при54 водит к изменению показания устройства, чем снижается точность измерения диаметров изделий. При этом построение входного торца волоконно-оптического преобразователя из входных торцов ленточных волоконных светово-. дов переменной толщины, разводка по заданному закону и группировка выход62 2 ных торцов на отсчетном блоке в световые и цифровые указатели значений измеряемого диаметра изделия усложняет конструкцию и технологию изготовления устройства. Указанные недостатки, в конечном итоге, снижают точность контроля.

Целью изобретения является повышение точности контроля диаметров изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля диаметров изделий, содержащем корпус с роликовыми опорами, подпружиненный измерительный стержень с закрепленным на нем светонепроницаемым экраном и волоконно-оптический преобразователь, волоконно-оптический преобразователь выполнен из регулярного ленточного волоконного световода, а его входной торец уложен по кривой, уравнение ко1 торой в прямоугольной системе координат х и у

3= J4(ъ),() К - 1 дХ)

"о где ось косфдинат х совпадает с направлением перемещения подпружиненноt-o измерительного стержня

Д и f - диаметр и расстояние между осями роликовых опор, мм; С - размер, определяемый размерами корпуса, мм;

К вЂ” статический коэффициент . преобразования устройства;

l) - наименьшее значение контролируемого диаметра изделий, мм.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для контроля диаметров изделий; на фиг. 2 - график функции преобразования диаметров изделий в перемещение подпружиненного измерительного стержня; на фиг. 3— вид на светонепроницаемый экран, шкалу, входной и выходной торцы волоконно-оптического преобразователя.

Устройство для контроля диаметров изделий содержит корпус 1 (фиг. 17 с роликовыми опорами 2,устанавливаемыми при контроле на цилиндрическое изделие 3, подпружиненный пружиной 4 и установленный в корпусе 1 подвижный измерительный стержень 5 с светонепроницаемым экраном 6, осветитель 7

3 10104 с источником Ь электропитания и кнопкой 9 включения, волоконно-оптический преобразователь 10, выполненный в виде регулярного гибкого ленточного волоконного световода, отсчетный блок 11 с шкалой 12 отсчета и двумя пленочными светофильтрами 13. Измерительный стержень 5 снабжен стопорным механизмом, образованным рычагом 14 с пружиной 15. Два пленочных 10 светофильтра 13, например, зеленого и красного цветов зажаты между выходным торцом 16 волоконно-оптического преобразователя 10 и шкалой 12 отсчета. Светонепроницаемый экран 6 жест- 1з ко закреплен на измерительном стержне 5, расположен между осветителем 7 и входным торцом 17 волоконно-оптического преобразователя 10 и установлен параллельно торцу 17.

Преобразование контролируемого диа/ метра Ох изделия 3 в перемещение х света светонепроницаемого экрана б производится корпусом 1 с двумя роликовыми опорами 2 и измерительным стер- жнем $. Указанное перемещение является нелинейной функцией контролируемого диаметра (фиг. 2) и определяется формулой

К=С-06Эх+0,54(Зу,+д) — t, 30 где Ъ . - диаметр измеряемого изделия; — расстояние между осями роли. ковых опор 2; д - диаметр роликовых опор 2;

С - размер, определяемый размв- И рами корпуса 1. . Дальнейшее преобразование перемеJ щения х измерительного стержня 5 в координату.у 1,фиг. 3) крайней точки границы 18 раздела, освещенной свето-40 вым потоком 19 и затемненной светонепроницаемым экраном 6 частей входного торца .17 волоконно-оптического . преобразователя 10;(границы раздела свет-тень ;производится стороной20 светонепроницаемого экрана 6. Эта сторона 20 устанавливается перпендйкулярно направлению перемещения измерительного стержня 5.

$0

Волоконно-оптический преббразователь 10 выполнен из регулярного ленточного волоконного световода, à его входной торец 17 уложен по кривой, уравнение которой в прямоугольной системе коооаинат х и у х .) = 4q l

62 4 где ось координат х совпадает с направлением перемещения подпружиненного измерительного стержня;

4 и - диаметр и расстояние между осями роликовых опор, мм;

) с - размер, оПределяем и размерами корпуса, мм;

К - статический коэффициент преобразования устройст" ва; ) — наименьшее значение конто ролируемого диаметра изделий, мм.

Указанная укладка входного .торца 17 волоконно-оптического преобра" зователя 10 обеспечивает линейную зависимость между перемещением Z границы 18 раздела "свет-тень",на входном торце 17 и диаметром Эх контролируемого изделия 3 °

Расчет числовых значений M .==f(W): при заданных значениях К,; ь, хои с..

1 т.е. получение необходимых конструктивных данных для построения устройства, осуществляется на ЦВИ. Передача (трансФормация) изображения (кординат) границы 18 в изображение координаты) границы 21 раздела "свет-тень" на выходном торце 16 производится волоконно-оптическим пре. образователем 10, выполненным в виде регулярного ленточного волоконного световода. Размер g входного. 17 и выходного 16 торцов волоконно-опти ческого преобразователя 10 устанавливается много меньше размера.ф, т.е.

Q 7) О (реально размер d может быть выбран иэ диапазона 0,005-0,1 мм, а размер Ъ определяется точностью контроля диаметров изделий и необходимой длины шкалы 12 отсчета, это десятки миллиметра Выходной торец 16 волоконно-оптического преобразователя 10 расположен рядом с отметками 22 шкалы 12 отсчетного блока 11, которым приписыЬаются значения D+, О,,...,D „диаметра 31 . При этом пере" мещение границы 21 - указателя отсчет" ного блока 11,повышает тзменениедиаметра 0Х в к раз.

Для представления результатов измерения и контроля диаметра Ох предназначен отсчетный блок l1, состоящий из двух светофильтров 13 и шкалы l2

5 10104 отсчета. Эта шкала выполнена на непрозрачной накладке, с внутренней сто" роны которой нанесены прозрачные отметки ?2 и цифровы 23 шкалы 12 (на фиг. 3 отметки и цифры шкалы, а также светящаяся часть выходного торца 16 волоконно-оптического преобразователя 10 показаны в негативе). Цифры и отметки шкалы освещаются световым по-, током 24. Число делений (отметок) .10 шкалы определяется диапазоном измене-. ния диаметров изделий и точностью их контроля. Оцифровка отметок шкалы осуществляется в соответствии с значениями DO Р,,..., 0 диаметра 3 а также с учетом удобства считывания результатов измерения диаметра D> Зажатые между шкалой 12 отсчета и выходным торцом 16 волоконно-оптического преобразователя 10 пленочные свето.20 фильтры I3 например, зеленого и крас ного цветов, используются для облегче ния контроля диаметров изделий .3 без считывания показаний отсчетного блока 11 (по принципу, например: зеленый ую цвет границы 21 раздела "свет-тень" на выходном торце 16 - контролируемый диаметр D в норме, красный — контролируемый диаметр превышает норму), Граница светофильтров 13 может быть установлена между любыми точками шкалы 12 отсчета и определяется нормами контролируемых значений диаметра изделий. Использование не двухцветных, а многоцветных пленочных светофильтров 13 позволяет обеспечить цветовую сигнализацию не только указанных градаций качества (" норма" или

"не норма"), но и нахождение размера, например, в различных полях допусков.

Генерирование световых потоков 19 и 24, падающих на входной торец 17 волоконно-оптического преобразователя 10 и шкалу 12 отсчетного блока 11, ооуществляется осветителем 7, представленным источником излучения в видимой части спектра, например лампой накаливания. Светящаяся поверхность (тело накала) источника излучения расположена на прямой, проходящей через геометрический центр входного . ур торца 17 волоконно-оптического преобразователя перпендикулярно его поверхности.

Устройство работает следующим образом.

После установки роликовых опор 2 на контролируемое изделие 3 и нажатии рычага 14 стопорного механизма из62 d мерительный стержень 5 с светонепроницаемым экраном б упирается в поверхность изделия 3. При отпускании рычага 14 измерительный стержень 5 с экраном 6 занимает фиксированное положение относительно корпуса 1 и входного торца 17 волоконно-оптического преобразователя 10. Замыканием электрической цепи световые потоки 19 и 24, генерируемые осветителем 7, посылаются на светонепроницаемый экран 6, на участок входного торца 17 волоконно-оптического преобразователя 10, не закрытого экраном 6, и на шкалу 12 отсчетного блока 11, подсвечивая ее штрихи и цифры. Световой поток 19, падающий на незакрытый зкра ном б участок входного, торца 17 волоконно-оптического преобразователя 10, канализируется волоконными световодами к выходному торцу 16 и образует световой поток на выходе волоконнооптического преобразователя 10. Положение указателя отсчетного блока 11 границы 21 раздела "свет-тень" на выходном торце 16 волоконно-оптического преоЪразователя 1О определяет величину измеряемого диаметра.

Установка входного торца 17 волоконно-оптического преобразователя 10, выполненного из регулярного ленточного волоконного световода, по кривой, уравнение которой в прямоугольной системе координат х и у ( =И(ъ, гк dx, о дает предлагаемому устройству следующие положительные воэможности по срав. нению с известным;

- повышает точность измерения диаметров изделий эа счет возможности отсчетов показаний отсчетного блока при перемещении светонепроницаемого экрана в пределах шага его квантования;

- упрощает конструкцию предлагаемого устройства эа счет исключения необхо димости построения волоконно-оптического преобразователя иэ ленточных све товодов переменной толщины, разводки и группировки их выходных торцов на отсчетном блоке в световые и цифровые указатели значений измеряемого диаметра изделий.

Использование светофильтров, наложенных на выходной торец волоконнооптического преобразователя, и стопорного механизма дополнительно обеспечивает предлагаемому устройству

7 1010462 8 осуществление предельного контроля тельной информации, а также проведедиаметров изделий без считывания ре- ние считывания результатов измерения зультатов измерений на отсчетном бло-,и контроля диаметров при снятии предке, что повышает производительность.,лагаемого устройства с контролируемовыполнения контрольно-измерительных S го изделия, что улучшает условия вы" операций и снижает вероятность субь- полнения койтрольно"измерительных опеективных ошибок считывания измери- раций (облегчает условия труда).

1010462

f7

Составитель Л. Лобзова

Ре8аххоР Н.«Дж ган Техреду f1 Тепер Корректор ". Йулла

Заказ 2466/30 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва И-35 Рамшская наб.. д. 4/5

» 3 k=======L==)L===»==== 1

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4