Контрольно-измерительное устройство

,Онион г. ФРГ,НОЕ УС-о наконечндетали и нелексный конме. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИК ПАТЕНТУ(71) Ранк Тейлор Хобсон Лимитед (6(72) Хью Роджерс Лейн и Питер Ди(56) Авторское свидетельство СССРМ 528442, кл. 6 01 В 7/28, 1974.Проспект фирмы Регйеп-Мап1981, Еогпнезсег МЕО 7, с,18 - 21,(57) Изобретение отной технике и можетконтроля размеров,носится к измеритель- быть использовано для шероховатости, отклоИзобретение относится к измеритель- . ной технике и может быть использовано для контроля размеров, шероховатости, отклонений расположения и формы поверхно-. стей деталей в автоматическом режиме.Известно устройство, содержащее ос- . нование, средства для базирования и перемещения контролируемой детали, датчик, средство перемещения датчика, блоки регистрации сигналов датчика и величины перемещения датчика и контролируемой детали, а также блок управления, обеспечивающйй перемещение датчика по поверхности детали со скоростью, определяемой крутизной профиля изделия.Однако данное устройство не обеспечивает высокой точности контроля вследствие неоптимального положения измерительнонении расположения и формы поверхностей деталей в автоматическом режиме. Цель изобретения - повышение. точности и информативности измерений. Несущая система устройства содержит поворотный стол, колонну, каретку, штангу, перемещающуюся горизонтально в каретке, и рычаг с соответствующими приводами. Измерительная система включает в себя датчик с наконечником для контроля детали, системы измерения положения и скорости вращения стола и перемещения штанги и каретки и измерительно-вычислительный блок, который связан со средством управления приводами. Датчик может вращаться вокруг своей продольной оси, а устройство позволяет обеспечивать постоянную скорость пересечения наконечником поверхности детали, 1 з.п. ф-лы, 9 ил. а относительно поверхности озволяет осуществлять комп- роль в автоматическом режиНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является контрольно-измерительное устройство, содержащее основание, размещенную на нем с возможностью вращения вокруг своей оси опору для детали, привод для вращения опоры, датчик с наконечником для измерения поверхности детали, установленную на основании колонну, размещенную на колонне с возможностью продольного перемещения и фиксации каретку, установленную на каретке с возможностью продольного перемещения и фиксации штангу, несущую датчик, приводы для перемещения соответственнокаретки и штанги, связанный с датчиком измерительно-вычислительный блок и средство управления приводами.Данное устройство имеет широкие метрологические возможности, является автоматизированным. Однако его точность измерения недостаточно высока, невозможно контролировать абсолютные размеры. Датчик устройства имеет малую универсальность.Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений,Цель достигается тем, что в контрольноизмерительном устройстве, содержащем основание, размещенную на нем с возможностью вращения вокруг своей оси опору для детали, привод для вращения опоры, датчик с наконечником для измерения поверхности детали, установленную на основании колонну, размещенную на колонне с возможностью продольного перемещения и фиксации каретку, установленную на каретке с возможностью продольного перемещения и фиксации штангу, несущую датчик, приводы для перемещения соответственно каретки и штанги, связанный с датчиком измерительно-вычислительный блок и средство управления приводами, дополнительно содержатся средства контроля положения каретки, штанги и опоры. связанные с иэмерительно-вычислительным блоком, который соединен со средством управления приводами, При этом измеритель- но-вычислительный. блок и средство управления приводами предназначены для обеспечения постоянной скорости пересечения наконечником датчика поверхности детали. Кроме того, датчик с наконечником может быть установлен с воэможностью вращения вокруг своей продольной оси и фиксации.На фиг.1 представлено контрольно-измерительное устройство, общий вид; на фиг.2 - конструктивная схема измерительной системы; на фиг.3 - вид А на фиг,2; на фиг.4 - вид Б на фиг,2; на фиг.5 - структурная схема системы управления приводами; на фиг.6 - схема измерения детали типа кулачка; на фиг.7-схема измерения плоскости; на фиг.8 - схема измерения цилиндрической поверхности; на фиг.9 - схема измерения конической поверхности.Контрольно-измерительное устройство содержит основание 1, на котором размещены опора для детали в виде поворотного стола 2 и колонна 3, а также стол 4 с измерительно-вычислительным блоком (фиг,1), На колонне 3 установлена каретка 5, имеющая возможность перемещения в верти 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кальном направлении, в которой с возможностью горизонтального перемещения смонтирована штанга 6. На рабочем конце штанги 6 размещен рычаг 7, несущий датчик 8 с измерительным наконечником 9 для измерения поверхности детали. Измеритель- но-вычислительный блок содержит компьютер 10, клавишный пульт 11, дисковод 12 ипринтер 13, которые предназначены для управления устройством, обработки полученных данных при измерении и записи результатов измерений.Рычаг 7 имеет возможность вращения на 180 вокруг оси 14(фиг.2). Поворот рычага 7 осуществляется до двух крайних положений, в которых наконечник 8 занимает вертикальное или горизонтальное положение благодаря приводу, состоящему из установленных в штанге 6 электродвигателя 15 и кинематической передачи 16, а также установленных в рычаге 7 электродвигателя 17 и кинематической передачи 18, Электродвигатель 17 позволяет установить требуемую плоскость измерения датчика 8.Для обеспечения перемещения штанги 6 в каретке 5 установлен привод, состоящий из электродвигателя 19 и реечной передачи 20 (фиг.З), Контроль положения и скорости перемещения штанги б осуществляется с помощью оптоэлектронной системы, включающей в себя источник 21 света, линейную оптическую сетку 22 и фотоэлектрический преобразователь 23. Положение и скорость вращения стола 2 определяются с помощью другой измерительной системы, которая состоит из источника 24 света, кольцевой оптической сетки 25 и фотоэлектрического преобразователя 26. Вращение стола 2 осуществляется двигателем 27,На каретке 5 также установлен двигатель 28, предназначенный для обеспечения ее вертикального перемещения по колонне 3 (фиг.4). Привод вертикального перемещения каретки 5 также содержит реечную передачу 29 и механизм компенсации веса каретки 5 (не показан), Перемещение и скорость каретки 5 определяются с помощью источника 30 света, линейной оптической сетки 31 и фотоэлектрического преобразователя 32.Система управления приводами содержит центральный процессор 3 и вспомогательные микропроцессоры 34-37 (фиг,5). Микропроцессоры 34 - 36 предназначены для управления скоростями движения стола 2, штанги 6 и каретки 5 соответственно через их двигатели 27, 19 и 28, Микропроцессор 37 служит для управления приводами 38 центрирования и нивелирования стола 2 (не показаны). С центральным процессором 3310 где Ч - требуемая постоянная скоростьпересечения наконечником 9 поверхностидетали; Я - сигнал от линейного преобразователя датчика 8; В - сигнал, преобразованныйинтерполятором 39 из сигналапреобразователя 23 штанги 6.Измерение плоскости целесообразноосуществлять по спиральной траектории 40(фиг.7). Радиальное перемещение наконечника 9 может начинаться как изнутри спирали, так и снаружи и выполняется привращении стола, Для обеспечения постоянной скорости пересечения датчиком 8 поверхности,детали стол 2 вращается спеременкой скоростью. Возможны другиережимы измерений, например, с постоянной скоростью вращения,Цилиндрические и конические поверхности деталей можно измерять по спираль.ным траекториям 41 и 42 соответственно(фиг,8 и 9), В первом случае включаютсяприводы стола 2 и каретки 5, во второмслучае одновременно работают приводыстола 2, штанги 6 и. каретки 5.Контрольно-измерительное устройство5 позволяет измерять шероховатость поверхности, круглость, прямолинейность, плоскостность, перпендикуля рность, конусность,соосность и параллельность поверхностей,а также абсолютные размеры как правильных геометрических форм, так и фасонныхповерхностей с высокой точностью.Формула изобретения1. Контрольно-измерительное устройство, содержащее .основание, размещеннуюна нем с возможностью вращения вокругсвоей оси опору для детали, привод для вращения опоры, датчик с наконечником дляизмерения поверхности детали, установленную на основании колонну, размещенную на колонне с возможностьюпродольного перемещения и фиксации каретку, установленную на каретке с возможностью продольного перемещения ификсации штангу, несущую датчик, приводыдля перемещения соответственно каретки иштанги, связанный с датчиком измерительно-вычислительный блок и средство управления приводами, о тл ича ю щее с ятем,что, с целью повышения точности и информативности измерений, оно снабжено средНа стол 2 устройства устанавливается: 15 20 25 30 40 мерения при изменении скорости вращения .45 процессор 33 считывает позиционные дан 55 связан интерполятор 39, соединенный с: датчиком 8 и фотоэлектрическими преобра- зователями 23, 26 и 32. Интерполятор 39 предназначен для образования данных о точном положении стола 2, штанги 6 и каретки 5 относительно разрешающей способности небольшой части шага оптических секторов 22, 25 и 31. При этом интерполятор 39 обеспечивает разрешающую способность положения штанги 6 около 500 нм и поворота стола 2 около 3 секунд. Датчик 8имеет разрешающую способность 12 нм.Контрольно-измерительное устройствоработает следующим образом. контролируемая деталь. Рычаг 7 и датчик 8 приводятся в требуемое положение. Наконечник 9 подводится к поверхности детали. Включив привод вращения стола 2, с помощью измерительно-вычислительного блока выполняют центрирование и нивелирование рабочей поверхности стола 2 Повышение точности измерений достигается следующим образом, При превышении диапазона измерения датчика 8 сигнал с него поступает в основной процессор 33, который подает команду вспомогательному микропроцессору 35 для включения двигателя 19 перемещения штанги 6. Датчик 8 будет перемещаться в радиальном относительно стола 2 направлении до тех пор, пока выходной сигнал с него не вернется на заданную величину, Аналогичным образом строится работа устройства при необходимости измерений, когда наконечник 8 имеет вертикальную плоскость измерений, Управление двигателем 27 осуществляется под управлением сигналов от датчика 8 таким образом, чтобы его сигнал не превышал.заданный порог. В этом случае наконечник 9 следует по поверхности детали при ее вра.щении, при этом поверхность детали может быть достаточно сложной, УСтройство позволяет производить издетали или перемещения каретки или штанги, В ряде случаев требуется, чтобы данные контролировались в фиксированных точках на поверхности детали. Для этого основной ные интерполятора 39 и изменяет скорости соответствующих двигателей в соответствии с этими данными и программным обеспечением измерительно-вычислительного блока. Например, при измерении кулачка требуется обеспечить сбор информации через равные промежутки бЯ (фиг.6), Для этого измерительно-вычислительный блок и средство управления приводами соответствующим образом меняют скорость вращения детали и перемещения штанги 6, так как углы г 1 и о, охватывающие участки бБ, не равны между собой. Скорость вращения поворотного стола может управляться в соответствии со следующим уравнением:ствами контроля положения каретки, штанги и опоры, связанными с измерительно-вычислительным блоком, который соединен со средством управления привОдами, при этом измерительно-вычислительный блок и средство управления приводами предназначены для обеспечения постоянной скорости пересечеиия наконечником датчика поверхности детали. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что датчик с наконечником установлен с возможностью вращения вокруг своейпродольной оси и фиксации.1718735 Ф 7 Корректор С.Черни ехред М.Моргентал Редакто пт Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 аз 893ВНИИПИ Гос Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035. Москва, Жг 35, Раушская наб., 45