устройство для измерения диаметров цилиндрических изделий

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, включающее опорную конструкцию, подпружиненный стержень, установленный с возможностью поступательного перемещения вдоль своей оси, диск с вырезами по периферии, преобразователь поступательного движения стержня во вращательное движение диска, оптический канал, содержащий источник света и светоприемник и предназначенный для перекрытия его диском при его вращении, счетчик импульсов, соединенный со светоприемником, и цифровой индикатор, отличающееся тем, что оно снабжено блоком управления и дополнительным светоприемником, светоприемники сдвинуты по окружности один относительно другого на расстояние, некратное шагу вырезов диска, или установлены по радиусу диска, при установке светоприемников по радиусу вырезы на диске выполнены косыми или ступенчатой конфигурации, счетчик импульсов выполнен реверсивным, основной светоприемник выполнен с двумя выходами, второй выход основного светоприемника и дополнительный светоприемник соединены с соответствующими входами блока управления, а его выход соединен с вторым входом реверсивного счетчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения диаметров цилиндрических изделий. Известно устройство для измерения диаметров цилиндрических изделий, включающее опорную конструкцию, подпружиненный стержень, контактирующий с цилиндрическим изделием и связанный с измерителем перемещения [1]

Достоинством такого устройства является непрерывность измерений и компактность. Недостатками устройства являются настройка по эталону на каждый размер; необходимость пересчета отклонений стрелки измерительного прибора в фактическую величину отклонения диаметра детали с последующим пересчетом этого отклонения в фактический диаметр.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения диаметров цилиндрических изделий, включающее опорную конструкцию, подпружиненный стержень с возможностью поступательного перемещения вдоль своей оси, диск с вырезами по краю, преобразователь поступательного движения стержня во вращательное движение, оптический канал, перекрываемый диском при его вращении и включающий источник света и светоприемник, счетчик, соединенный со светоприемником, цифровой индикатор [2]

Однако это устройство обеспечивает только дискретный режим измерения радиуса (или диаметра). Текущее значение и динамику его изменения при сканировании поверхности данным устройством получить нельзя, так как отсутствует система определения направления перемещения подпружиненного стержня и при любом изменении радиуса (диаметра) измеряемой поверхности в сторону увеличения или в сторону уменьшения устройство будет показывать только увеличение значения радиуса (диаметра). При дискретном же измерении падает производительность измерения.

Целью изобретения является увеличение производительности измерения диаметра цилиндрических изделий.

Цель достигается тем, что в устройстве для измерения диаметров цилиндрических изделий, включающем опорную конструкцию, подпружиненный стержень, установленный с возможностью поступательного перемещения вдоль своей оси, диск с вырезами по краю, преобразователь поступательного движения стержня во вращательное движение диска, оптический канал, перекрываемый диском при его вращении и включающий источник света и светоприемник, счетчик импульсов, соединенный со светоприемником, цифровой индикатор, счетчик импульсов выполнен реверсивным с блоком управления, оптический канал снабжен дополнительным светоприемником, светоприемники сдвинуты по окружности относительно друг друга на некоторый угол или в случае расположения светоприемников по радиусу вырезы на диске выполнены косыми или ступенчатой конфигурации, причем выход основного светоприемника дополнительно соединен с блоком управления, с которыми соединен также и дополнительный светоприемник, а выход блока управления соединен с вторым входом реверсивного счетчика.

Наличие указанных отличительных признаков свидетельствует о соответствии технического решения критерию "Hовизна".

Аналогичных технических решений, где использовались бы два светоприемника для различения положительной и отрицательной кривизны при замере диаметра, авторами не обнаружено. На основании этого можно сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию "Существенные отличия".

Изобретение позволяет производить безотрывное сканирование диаметра цилиндрического изделия по образующей, по окружности или по винтовой линии, что увеличивает производительность измерения в кратное число раз. Данное устройство дает возможность автоматизировать измерение диаметра цилиндрических изделий.

На фиг.1 представлена кинематическая схема устройства; на фиг.2 оптический канал устройства со светоприемниками, смещенными по окружности на некоторый угол; на фиг.3 то же, но с расположением светоприемников по радиусу, вырезы на диске выполнены косыми; на фиг.4 то же, но вырезы на диске выполнены ступенчатыми; на фиг.5 электрическая блок-схема устройства.

Предлагаемое устройство для измерения диаметров цилиндрических изделий включает опорную конструкцию 1, выполненную в виде двугранного угла, стержень 2, ось которого совпадает с биссектрисой двугранного угла (фиг.1). Стержень 2 имеет возможность перемещения вдоль своей оси. Для обеспечения контакта конца стержня с измеряемой поверхностью 3 имеется пружина 4. Стержень 2 имеет в средней части зубчатую рейку, которая находится в зацеплении с зубчатым колесом 5, имеющим 16 зубьев. На одной оси с ним закреплено промежуточное зубчатое колесо 6 с числом зубьев 100. Это колесо находится в зацеплении с зубчатым колесом 7 с числом зубьев 10, на оси которого закреплен диск 8, имеющий по краю вырезы, образующие зубцы. Зубчатое колесо 9, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом 7, и спиральная пружина 10 ликвидируют погрешность мертвого хода передачи при возвратно-поступательных движениях стержня 2. Передаточное отношение подобрано таким образом, чтобы при линейном перемещении стержня 2 на 1 мм диск 8 делал один полный оборот. На диске 8 имеется 200 зубцов и соответственно 200 вырезов. При повороте диска 8 зубцы перекрывают оптический канал, образованный источником 11 света и двумя светоприемниками 12 и 13 (основным и дополнительным, фиг.2). Светоприемники 12,13 и источник 11 света смонтированы в корпусе 14. Светоприемники 12 и 13 смещены относительно друг друга по окружности на некоторый угол так, что при вращении диска 8 происходит их последовательное открытие и закрытие. Сигналы от светоприемников 12 и 13 поступают в вычислительный блок 15 для обработки и оттуда результат измерения в виде текущего значения диаметра индицируется на табло 16. Все элементы собраны в корпусе 17. В случае расположения светоприемников 12 и 13 по радиусу вырезы на диске выполнены косыми (фиг.3) или ступенчатыми (фиг.4). Вычислительный блок 15 состоит из блока 18 управления, реверсивного счетчика 19, дешифратора 20 и регистра 21 памяти (фиг.5).

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с основного 12 и дополнительного 13 светоприемников поступают в блок 18 управления, который определяет направление вращения диска 8 и вырабатывает управляющий сигнал для реверсивного счетчика 19. Сигнал с основного светоприемника 12 поступает на счетный вход реверсивного счетчика 19,направление счета которого определяется сигналом с блока 18 управления. В исходном положении стержень 2 под действием пружины 4 находится в крайне выдвинутом положении. При включении устройства базовое значение диаметра, определяемое геометрическими размерами опорной конструкции 1, из регистра памяти автоматически переписывается в реверсивный счетчик 19 и становится текущим значением диаметра, выдаваемым на табло 16 устройства. При перемещении стержня 2, вызывающем растяжение пружины 4, например, под действием давления на него измеряемой поверхности 3, связанный с ним диск 8 вращается против часовой стрелки. При этом происходит перекрывание оптического канала зубцами диска 8. Возникающие импульсы вычитаются в реверсивном счетчике из текущего значения диаметра. При перемещении стержня 2 в обратном направлении под действием пружины 4,например, при увеличении диаметра измеряемой поверхности 3 связанный с ним диск 8 вращается в обратную сторону. Возникающие импульсы суммируются в реверсивном счетчике 19 с текущим значением диаметра. Устройство проходит метрологическую проверку в установленном порядке, т.е. эталона для настройки устройства в процессе работы не требуется.

Предлагаемое устройство позволяет производить измерение диаметра или связанных с ним параметров (радиус, кривизна) цилиндрических изделий, причем не требуется предварительной настройки по шаблонам или калибрам, имеется возможность проведения непрерывных измерений (сканирования поверхности). Измеряемая величина диаметра (радиуса, кривизны) выдается сразу в цифровом виде на табло, что удобно для восприятия. Устройство имеет небольшие размеры и вес, что сравнимо с прибором типа "Наездник". Указанные достоинства позволяют значительно сократить по времени и упростить процесс измерения диаметра (радиуса, кривизны) цилиндрических изделий.