устройство для измерения линейных размеров

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных размеров, содержащее корпус, измерительные рычаги, наконечники, установленные на измерительных рычагах, упругие элементы, закрепленные на одной из сторон измерительных рычагов и связывающие их с корпусом, измерительный преобразователь, отличающееся тем, что устройство снабжено платформой, расположенной перпендикулярно упругим элементам между плоскостями размещения корпуса и наконечников и кинематически связанной с измерительным преобразователем, и дополнительными упругими элементами, установленными между упругими элементами и параллельно им, при этом измерительные рычаги размещены между упругими элементами и дополнительными упругими элементами, одни концы дополнительных упругих элементов закреплены на другой стороне измерительных рычагов, а другие концы дополнительных упругих элементов закреплены на платформе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения внутренних размеров деталей и узлов, а именно для измерения размеров конструктивных элементов в малогабаритной аппаратуре.

Известен индикаторный нутромер, содержащий корпус, подвижный и неподвижный измерительные стержни, индикатор, Г-образный рычаг, закрепленный на корпусе, измерительный шток, связанный с подвижным измерительным стержнем и индикатором, см. И.М.Белкин. Средства линейно-угловых измерений. -М.: Машиностроение, 1987, рис.20, с.110.

Измерительные стержни и Г-образный рычаг в измерительном сечении обуславливают большие габариты известного устройства, что не позволяет измерять малые внутренние размеры.

Известно устройство для измерения линейных величин, содержащее корпус, штангу с пружиной, размещенную в корпусе и связанную с индикатором, измерительные рычаги с наконечниками, установленные параллельно друг другу и перпендикулярно относительно корпуса, при этом один из измерительных рычагов закреплен на штанге, другой сопряжен с корпусом, см. патент на изобретение Российской Федерации №2085828 по кл. G 01 В 5/08, опубл. 1997 г.

В этом устройстве рычаги установлены перпендикулярно корпусу, что увеличивает его габариты.

Известно устройство для контроля линейных размеров, содержащее корпус, измерительные рычаги с наконечниками, замыкающую пружину и измеритель, см. патент на изобретение Российской Федерации №2011154 по кл. G 01 В 5/08, опубл. 1994 г.

В этом устройстве измеритель расположен параллельно наконечникам и для отсчета перемещений требуется дополнительное преобразующее устройство, передаточное отношение такого устройства мало, что снижает точность измерения.

Известно устройство для измерения линейных размеров детали, содержащее измерительный преобразователь, измерительные рычаги с наконечниками, размещенными на одном конце, и связанные с элементами преобразователя на другом конце, см. авторское свидетельство на изобретение СССР №1163140 по кл. G 01 В 11/02, 9/02, опубл. 1985 г.

Измерительный преобразователь содержит приборы, увеличивающие габариты устройства.

Известно устройство для измерения параметров деталей топливной аппаратуры, содержащее корпус, измерительные рычаги, наконечники, установленные на измерительных рычагах, упругие элементы, закрепленные на одной из сторон измерительных рычагов и связывающие их с корпусом, измерительный преобразователь, см. Б.М.Сорочкин и др. Средства для линейных измерений. -Л.: Машиностроение, 1978, рис.59, с.162-166.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

В устройстве прототипа измерительный преобразователь включает зеркало, размещенное на ленточной пружине, требующей дополнительные котировочные операции, и экран, на котором по перемещению светового луча от зеркала определяют величину измеряемого размера, при этом для формирования качественного изображения светового луча на экране необходимо наличие осветителя с конденсором, это повышает число оптических элементов, усложняет конструкцию и увеличивает габариты, кроме того, большие габариты повышают чувствительность элементов конструкции к температурным изменениям окружающей среды, что ограничивает использование его в малогабаритной аппаратуре.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющей упростить конструкцию при повышении чувствительности передачи перемещения, обеспечить компактность размещения элементов и уменьшить габариты с возможностью использования устройства в малогабаритной аппаратуре.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что устройство для измерения линейных размеров содержит корпус, измерительные рычаги, наконечники, установленные на измерительных рычагах, упругие элементы, закрепленные на одной из сторон измерительных рычагов и связывающие их с корпусом, измерительный преобразователь.

Устройство снабжено платформой, расположенной перпендикулярно упругим элементам между плоскостями размещения корпуса и наконечников и кинематически связанной с измерительным преобразователем, и дополнительными упругими элементами, установленными между упругими элементами и параллельно им, при этом измерительные рычаги размещены между упругими элементами и дополнительными упругими элементами, одни концы дополнительных упругих элементов закреплены на другой стороне измерительных рычагов, а другие концы дополнительных упругих элементов закреплены на платформе.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

За счет реализации отличительных признаков (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Выполнение дополнительных упругих элементов и платформы, сопряженной с измерительным преобразователем, - упрощает конструкцию и процесс измерения.

Установка дополнительных упругих элементов между упругими элементами и параллельное их размещение, а также установка платформы перпендикулярно упругим элементам повышают чувствительность передачи перемещения на измерительный преобразователь и компактность устройства.

Размещение рычагов между упругими элементами и дополнительными упругими элементами и установка платформы между плоскостями корпуса и наконечников уменьшают габариты устройства.

Закрепление упругих элементов и дополнительных упругих элементов на противоположных сторонах рычагов соответственно, а также закрепление дополнительных упругих элементов на платформе оказывают влияние на величину перемещения рычагов и наконечников.

Наличие платформы и ее кинематическая связь с измерительным преобразователем повышает чувствительность передачи перемещения наконечников на измерительный преобразователь.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства для измерения линейных размеров (схематично).

Устройство содержит:

Корпус 1.

Измерительные рычаги 2,

- наконечники (на измерительных рычагах 2) 3.

Упругие элементы 4.

Дополнительные упругие элементы 5.

Платформу 6,

- контактирующую поверхность (на платформе 6) 7.

Замыкающую пружину (между рычагами 2) 8.

Измерительный преобразователь 9,

- чувствительный элемент 10,

- преобразующее устройство 11.

Оправку 12.

Устройство для измерения линейных размеров содержит корпус 1, измерительные рычаги 2 с наконечниками 3, упругие элементы 4 и дополнительные упругие элементы 5, платформу 6 с контактирующей поверхностью 7, измерительный преобразователь 9 с чувствительным элементом 10 и преобразующим устройством 11.

Дополнительные упругие элементы 5 размещены между упругими элементами 4 и расположены параллельно упругим элементам 4. Упругие элементы 4 закреплены на одной из сторон измерительных рычагов 2, связывающих их с корпусом 1. На другой стороне измерительных рычагов 2 закреплены одни из концов дополнительных упругих элементов 5, а другие их концы закреплены на платформе 6. Платформа 6 с контактирующей поверхностью 7 расположена перпендикулярно упругим элементам 4 и соответственно дополнительным упругим элементам 5. Платформа 6 размещена между плоскостями размещения корпуса 1 и наконечников 3. Платформа 6 кинематически связана с измерительным преобразователем 9, поскольку измерительный преобразователь 9 размещен между плоскостями размещения дополнительных упругих элементов 5, а его чувствительный элемент 10 расположен параллельно им и находится во взаимодействии с контактирующей поверхностью 7.

Измерительные рычаги 2 размещены между упругими элементами 4 и дополнительными упругими элементами 5 и ограничены оправкой 12. Между рычагами 2 установлена замыкающая пружина 8.

В качестве измерительного преобразователя 9 может быть любой известный преобразователь, например, индуктивный или емкостный, или сканирующий интерферометр Фабри-Перо.

Измерение линейных размеров устройство осуществляет следующим образом.

Проводят настройку устройства. Образцовую деталь устанавливают на наконечники 3.

Измеряемую деталь вводят в контакт с наконечниками 3, при этом замыкающая пружина 8, расположенная между рычагами 2, обеспечивает постоянный контакт наконечников 3 с ней.

Перемещение наконечников 3 передается рычагам 2, которые из-за равенства упругих элементов 4, перемещаются на одинаковую величину. Перемещение рычагов 2 приводит к деформации упругих элементов 5 и к перемещению платформы 6 вдоль плоскостей размещения упругих элементов 4 и 5.

Величина перемещения рычагов 2 вдоль оси устройства, относительно размера эталонной детали, составляет:

X ²/L₁,

где X - величина перемещения рычагов 2 с наконечниками 3;

L₁ - длина упругих элементов 4.

Перемещение платформы 6 вдоль оси устройства, относительно концов закрепления упругих элементов 5, составляет

Х ²/2L,

где Х - величина перемещения рычагов 2 с наконечниками 3;

L₂ - длина дополнительных упругих элементов 5.

При параллельном размещении упругих элементов 4 и дополнительных упругих элементов 5 перемещение платформы 6 определяется суммой перемещений рычагов 2 вдоль оси устройства и перемещением платформы 6 относительно рычагов 2 вдоль оси устройства и составляет

X²/L₁+Х²/2L₂,

где Х - величина перемещения рычагов 2 с наконечниками 3;

L₁ - длина упругих элементов 4;

L₂ - длина дополнительных упругих элементов 5.

Эта величина справедлива для величины перемещения чувствительного элемента 10 измерительного преобразователя 9.

Величина перемещения наконечников 3, определяемая величиной перемещения чувствительного элемента 10, прямо пропорциональна передаточному числу и составляет

(X²/2L₁+X²/2L₂ )n,

где X - величина перемещения рычагов 2 с наконечниками 3;

L₁ - длина упругих элементов 4;

L ₂ - длина дополнительных упругих элементов 5;

n - передаточное число.

Передаточное число "n" является величиной постоянной и определяется отношением величины перемещения наконечников 3 к величине осевого перемещения платформы 6.

Операцию расчета величин перемещения элементов устройства выполняет умножитель (не показан) преобразующего устройства 11, который одновременно обеспечивает обработку и вывод результатов измерений на регистрирующее устройство (не показано).

Предложенное устройство для измерения линейных размеров может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждает изготовление опытной партии на заводе «Измерон», и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».

Использование предложенного устройства позволяет:

- упростить конструкцию за счет установки платформы и дополнительных упругих элементов;

- повысить чувствительность передачи перемещения на измерительный преобразователь за счет установки дополнительных упругих элементов, закрепления упругих элементов и дополнительных упругих элементов на противоположных концах рычагов и дополнительных упругих элементов на платформе, перпендикулярной упругим элементам и кинематически связанной с измерительным преобразователем;

- обеспечить компактность размещения конструктивных элементов за счет установки дополнительных упругих элементов между упругими элементами при их параллельности;

- уменьшить габариты за счет размещения рычагов между упругими элементами и дополнительными упругими элементами и установки платформы между плоскостями корпуса и наконечников;

- устанавливать его в малогабаритной аппаратуре.