Устройство для измерения шага точных винтов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтснихСоциапистичвскмхРеспублик(51) М. Кл. С 01 В 11/02 3 Ьвуаарстюный комнтвт СССР в делам нзобрвтвиий и открыткйДата опубликования описания 23. 08. 82.Гафанович, А.О.Литвиненко и О. 1) Заявнтел 5 Й) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ШАГА ТОЧНЫХ ВИНТОВнтрольнорологии)измереи винтоприбороказывает влияние винтов друг отн йс Изобретение относится к коизмерительной технике (к мети предназначено для точногония шага прецезионных винтоввых поверхностей в машино- и5 строении.Известно устро тво для контроля шага ходовых винтов, построенное по принципу сравнения контролируемого и образцового винтов. В этом устройстве ось образцового винта устанавли" вается строго параллельно оси контролируемого винта. Одновременное вращение обоих винтов синхронизируется с помощью тонких стальных лент. Разность перемещения обеих гаек (контролируемого и образцового винтов), обусловленная ошибками шага контролируемого винта, регистрируется измерительным устройством 1.20Однако известное устройство характеризуется низкой точностью контролягшага винтов, необходимостью наличия образцового винта, кроме того, на точность контроля оточность установки осительно друга.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для измерения шага точных винтов, содержащее станину с узлом для установки винта, каретку со щупом, подвижную в направлении, параллель- ном оси винта, интерферометр, включающий последовательно расположен,ные источник света, коллиматор и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, отражатель, расположенный в одной из ветвей и жестко связанный с кареткой, и отражатель, установленный в другой из ветвей и связываемый с винтом, датчик узла поворота винта, узел обработки и регистрации информации 121.Недостатком устройства является наличие длинной цепи преобразования измерительной информации (оптической в электрическую, преобразование элек3 9534524 трической в каналах обработки), что винте 12 так, что и является причиной возникновения труд- ния этого многогран но учитываемых погрешностей, и ведет, оси винта 12 отраж к снижению точности и надежности ре- ный на каретке 5, и зультата измерения. Недостатком уст например угольковый ройства является также сложность кон- Фот). Цуп 1 О каретк ст рукции. нический контакт сЦелью изоЬретения является повы- контролируемого вин шение точности измерения. тель 9 в поле зрениЭта цель достигается тем,что уст- в интерФеренционную к ройство снаЬжено расположенным между ленную на Фиг, 2, источником света и светоделителем Устройство работ интерФерометра эталоном ФаЬри-Перо, разом,длина Т .которого выбирается из усло- Свет от источник вия проходит через этал где с(, - произвольный угол (в радианах ) дискретности измерения шага винта;20номинальное (теоретическое) лоскости отраже" ника параллельны атель 7, укрепленредставляет собой,отражатель (катои 5 входит в меха- рабочим проФилем та 12. Наблюдая окуляра 8 видит артину, представает следующим оба 1 белого света он 3 Фабри-Перо и попадает на светодепитель 4 интер" Ферометра, предназначенного для измерения степени согласованности поворота винта 12 и перемещения каретки 5. Длина (размер) Т эталона ФабриПеро рассчитывается из условиязначение шага контролируемо-.- го винта,а отражатель, связываемый с винтом,расположен так, что его плоскость от- ,.ражения параллельна оси винта,На Фиг. 1 изоЬражена принципиальная схема устройства для измерения шага точных винтов; на Фиг. 2 - видполя зрения интерферометра.Устройство содержит источник 1 белого света, коллиматор 2, эталон 3Фабри-Перо, светоделитель 4, каретку5, отражатели 6 и 7, окуляр 8, наблюдатель 9, щуп 10, направляющие 11 ка 35ретки 5, датчик угла поворота винтаи узел обработки и регистрации ин"Формации (не показаны),ИнтерФерометр включает последовательно расположенные источник 1 белого света, коллиматор 2 и светоде. литель 4, делящий световой поток надве ветви, отражатель 7, расположенный в одной из ветвей и жестко связанный с кареткой 5, и отражатель 6,установленный в другой из ветвейи связываемый с контролируемым винтом 12.Источник 1 белого света с колли".матором 2, эталон 3 Фабри-Перо, светоделитель 4 и окуляр 8 закрепленына станине с узлом для установки винта (не показаны), на которой собрановсе устройство и которой принадле"жат направляющие 11Эталон 3 ФабриПеро установлен между коллиматором2 и светоделителем 4. Отражатель 6,например в виде зеркального многогранника, закреплен на контролируемом Т=0,5 со, (1) где с - произвольный угол (в радианах) дискретности измерения шага винта;номинальное (теоретическое)значение шага контролируемо -го винта.После отражения от отражателей 6 и 7 свет, пройдя светоделитель 4, попадает в окуляр 8, в поле зрения которого можно наЬлюдать интерФеренционную картину белого света. Цуп 10 каретки 5 взаимодействует с раЬочим проФилем винта 12 так, что при вращении винта 12 каретка 5 увлекается щупом 10 и перемещается по направляющим 11 параллельно оси винта.Перед началом измерений интерФерометр должен Ьыть отъюстирован так, чтобы в поле зрения окуляра 8 интерФеренционная черная (ахроматическая) полоса установилась на нулевой отметке. Затем наблюдатель 9 должен записать значение шага интерФеренционных полос.При вращении винта 12 вместе с ним начнет поворачиваться отражатель 6. Вместе с тем рабочая поверхность винта 12 надавит на щуп 10, что приведет в поступательное движение каретку 5 с отражателем 7. В поле зрения (Фиг. 2) интерФеренционная картина исчезнет, так как смещение отражателей 6 и 7 нарушает равенство плеч интерФерометра, ИнтенФеренционная картина появится в поле зрения окуляра 8 лишь тогда, когда, повернувшись9531152 6 на у гол , пло с кос т ь отражателя 6вновь займет свое первонацальное положение, перпендикулярное к лучу,а отражатель 7, связанный с кареткой 5, пройдет путь, кратный удвоенному целому числу длин эталона 3 Фабри-Перо. Винт 12 неоЬходимо вращатьдо того момента, когда шаг интерференционных полос окажется таким же,каким он был в первоначальном положе Онии звеньев. В идеальном случае,когда контролируемый винт 12 несодержит погрешности, действительный 1 и номинальный Со шаги винтаравны (1 =С) и условие видности по-. 15лос описывается равенством1 =Т=0,5 сйо, Л) где 1. - перемещение каретки 5, Удлинение или укооочение плеча интер Ферометра в результате перемещения каретки 5 с отражателем 7 будет пол- ностьВ скомпенсировано двойной длиной Т эталона 3 Фабри-Перо, если1., =2 НТ,Формула изобретения где Н - порядок интерференции эталона 3 ФаЬри-Перо(Я=11, +2, +3, ) .В случае, когда контролируемый винт 12 содержит погрешность шага сР; номинальный шаг о связан с Фактическим шагом с зависимостью Ж35 В этом случае перемещение Ь 1 ка, ретки 5 при повороте винта ч на тотже самый угол сС составит (по аналогии с (2),1 5( 040Теперь сокращение или удлинениеплеча интерферометра не скомпенсируется полностью эталоном 3 Фабри-Перо;возникнет нескомпенсированная часть Д, равная 45 50 55 С=р+С д="1-"О (Ь) Подставлял сюда вместо 1. О и 11 их значения из (2) и (5), получают=О, с,(10+0) -0,54,10=0,5 с(, О, (ч) Обозначив /сЬС,и. подставив значение С в 7 , можно получитьсР=С -д ) (В) тогда действительный (Фактический) искомый шаг контролируемого винтас учетом (4) Значения д отсчитываются по шкале интерферометра, видной в поле зре" ния окуляра (фиг. 2)Иногократно поворачивая винт 12 на дискретные углы с, можно получить множество значений д, характеризующих отклонение шага контролируемого винта в зависимости от угла о. Множество значений д в полной мере и однозначно характеризует отклонение шага винта от номинального, для контроля винта с другим шагом необходимо сменить эталон 3 Фабри-Перо согласно условию ( 1 ).Описываемое устройство имеет высокую тоцность измерения и отличается простотой конструкции, не треЬует значительных затрат на изготовление, так как может быть ссЬрано из простых, дешевых и доступных элементов и узлов (прямоугольная призма, плоское зеркало, зеркальный многогранник, типовой интерферометр Иайкельсона, эталон Фабри-Перо и т.п.) Устройство для измерения шага точных винтов, содержащее станину с узлом для установки винта, каретку со щупом, подвижную в направлении, параллельном оси винта, интерферометр,включающий последовательно располо-о женные источник света, коллиматор и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, отражатель, расположенный в одной из ветвей и жестко связанный с кареткой, и отражатель, установленный в другой из ветвей и связываемый с винтом, датчик угла поворота винта, узел обработки и регистрации информации, о т л и ч а ю " щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено расположенным между источником света и светоделителем интерферометра эталоном фаЬри-Перо, длина Т которого выбирается из условияТ= 0,5 о+ где о - произвольный угол дискретности измерения шага винта,рад.;номинальное (теоретическое)рзначение шага контролируемого винта,а отражатель, связываемый с винтом,расположен так, что его плоскостьотражения .параллельна оси винта,95352 Истоцники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Бурдун Г.Д. Измерительные при-. боры в машиностроении. М., "Машиностроение", 1971, с. 365. фиа 2 Составитель Л.ЛобзоваРедактор С. Патрушева Техред С, Мигунова Корректор О. Билак исное Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 2 О 7 Тираж ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, енногтений-35,2. РЖ "Метрология и измерительная техника", М 7, 1975, Реф, 7,32.281 П "Устройство для автоматического измерения шага винта" (прототип). Покомитета СССоткрытийущская наб.