способ контроля недореза резьбы и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ контроля недореза резьбы, заключающийся в том, что задают допуски на недорез резьбы до фланца детали и крутящий момент навинчивания, устанавливают проходной резьбовой калибр соосно резьбе, навинчивают проходной калибр, при этом контролируют крутящий момент навинчивания, при достижении заданного допуска на крутящий момент навинчивания прекращают навинчивание, а деталь бракуют, отличающийся тем, что предварительно перед проходным резьбовым калибром соосно устанавливают базовую пластину с отверстием, перемещают последнюю одновременно с проходным резьбовым калибром при его навинчивании параллельно оси резьбы до упора ее во фланец детали, контролируют зазор между базовой пластиной и проходным резьбовым калибром, и при достижении суммы толщины пластины и зазора заданного допуска на недорез резьбы прекращают навинчивание, а деталь признают годной.

2. Устройство для контроля недореза резьбы, содержащее основание, установленные на нем привод, пиноль, кинематически связанный с ней блок перемещения пиноли, кинематически связанный с последней блок транспортирования и установки, блок сортировки, датчик исходного положения пиноли, а также установленный в пиноли с возможностью относительного вращения и кинематически связанный с приводом вал, установленный соосно с валом и жестко соединенный с ним резьбовой калибр-кольцо, блок обработки и управления, первый выход которого подключен к приводу, а второй - к блоку сортировки, датчик крутящего момента, к первому входу блока обработки и управления подключен датчик исходного положения пиноли, а ко второму - датчик крутящего момента, отличающееся тем, что оно снабжено установленной в пиноли с возможностью относительного возвратно-поступательного перемещения вдоль оси вала втулкой и жестко соединенной с ней базовой пластиной с отверстием, соосным оси вала, датчиком зазора, установленным на пиноли с возможностью информационного взаимодействия со втулкой и подключенным к третьему входу блока электронной обработки и управления и подключенным к его четвертому входу установленным на основании датчиком упора базовой пластины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и устройствам контроля геометрических параметров и может быть использовано при контроле параметров резьб деталей с фланцами.

Недорез резьбы до фланца детали является важным параметром при резьбовом соединении сопрягаемых деталей, обуславливающим жесткость и герметичность соединений, поэтому допуск на недорез резьбы до фланца детали часто задается в конструкторской документации. Если нормальный недорез по ГОСТ 27148-86, как правило, обеспечивается инструментом и технологией, то короткий недорез и тем более нестандартно короткий, обусловленный конструкторскими требованиями для некоторых изделий, обеспечивается не всегда. Поэтому для таких деталей указанный параметр подлежит сплошному контролю.

Известен способ контроля длины резьбы (патент РФ №2065132, М. кл.⁸ G01В 3/40, заявл. 4.12.92, оп. 10.08.96, бюл. №22), заключающийся в том, что измерительный резьбовой ролик устанавливают на измеряемую резьбу, прижимают его к последней, обкатывают резьбовой ролик по измеряемой резьбе, задают порог размаха биений резьбового ролика, устанавливают резьбовой ролик на начало измеряемой резьбы, при каждом обкатывании фиксируют размах биений и осевое смещение резьбового ролика от первоначального положения, сравнивают указанный размах с порогом, при превышении которого прекращают обкатывание и определяют длину измеряемой резьбы по сумме длины резьбового ролика и измеренного его осевого смещения от первоначального положения до начала последнего обкатывания.

Недостатком этого способа является то, что он не может контролировать недорез резьбы до фланца детали. Кроме того, способ обладает относительно большой погрешностью контроля длины резьбы вследствие разброса ее диаметра для разных деталей.

Известен также способ автоматизированного контроля резьбы (а.с. №1740972, М. кл.⁸ G01В 3/48, заявл. 2.02.90, опубл. 15.02.92, бюл. №22, прототип), заключающийся в том, что перед контролем производят расчет значений крутящих моментов в функции времени по всему участку контролируемой резьбы, свинчивают резьбу с резьбовым калибром-пробкой (кольцом), контролируют величину крутящего момента и длину свинчивания с контролируемой резьбой, вращают калибр с постоянной скоростью. Контролируют действительную величину крутящего момента во времени. Значение действительного крутящего момента, находящегося в пределах между верхним и нижним расчетными моментами при скачкообразном увеличении момента до истечения заданного времени на свинчивание или после него, используют для контроля длины резьбы, после чего выдают информацию о результатах контроля и вывинчивают калибр.

Недостатком этого способа является невозможность контроля недореза резьбы до фланца детали, поскольку контроль может производиться только от начала нарезания резьбы до ее конца. Способ также обладает относительно большой погрешностью контроля, поскольку результат определяется косвенно и зависит от равномерности вращения калибра, точности измерения текущего крутящего момента и времени навинчивания.

Решаемой задачей является контроль недореза резьбы до фланца детали.

Решение указанной задачи достигается тем, что задают допуски на недорез резьбы до фланца детали и крутящий момент навинчивания, устанавливают проходной резьбовой калибр соосно резьбе, навинчивают проходной калибр, при этом контролируют крутящий момент навинчивания, при достижении заданного допуска на крутящий момент навинчивания прекращают навинчивание, а деталь бракуют, предварительно перед проходным резьбовым калибром соосно устанавливают базовую пластину с отверстием, перемещают последнюю одновременно с проходным резьбовым калибром при его навинчивании параллельно оси резьбы до упора ее во фланец детали, контролируют зазор между базовой пластиной и проходным резьбовым калибром, и при достижении суммы толщины пластины и зазора заданного допуска на недорез резьбы прекращают навинчивание, а деталь признают годной.

Способ реализован в устройстве для контроля недореза резьбы.

Известно устройство для контроля глубины нарезания резьбы (а.с. №1441153, М. кл.⁸ G01В 3/40, заявл. 13.01.87, опубл. 30.11.88, бюл. №44), содержащее корпус с призматической радиальной прорезью на свободном его конце, шкалу и рукоятку, размещенную на другом его конце, ось и зубчатое колесо, установленное в призматической прорези на оси.

Недостатком этого устройства является невозможность контроля недореза резьбы до фланца детали и относительно большая погрешность контроля.

Известно устройство для контроля наружной резьбы деталей (а.с. №1618989, М. кл. ⁸ G01В 3/48, заявл. 1.01.89, опубл. 7.01.91, бюл. №1), содержащее основание с опорной плоскостью, смонтированные на нем лоток-питатель, механизм разбраковки, привод и плоскую плашку для размещения контролируемой детали.

Устройство позволяет контролировать длину наружной резьбы от торца детали, но не позволяет контролировать недорез резьбы до фланца детали, а также имеет относительно большую погрешность.

Известно устройство для контроля резьбы резьбовыми калибрами (а.с. 1527470, М. кл. ⁸ G01В 3/48, заявл. 15.12.87, опубл. 7.12.89, бюл. №45), содержащее реверсивный привод вращения шпинделя, блок управления приводом, шпиндель, контрольный калибр, механизм центрирования шпинделя, механизм подачи резьбовой детали, блок управления циклом контроля. Устройство также содержит датчик крутящего момента, блок измерения последнего, датчик угла поворота, блок измерения и датчик положения.

Недостатком этого устройства является невозможность контроля недореза резьбы до фланца детали при относительно большой погрешности.

Решаемой задачей является контроль недореза резьбы до торца детали. Решение задачи достигается тем, что устройство для контроля недореза резьбы, содержащее основание, установленные на нем привод, пиноль, кинематически связанный с ней блок перемещения пиноли, кинематически связанный с последней блок транспортирования и установки, блок сортировки, датчик исходного положения пиноли, а также установленный в пиноли с возможностью относительного вращения и кинематически связанный с приводом вал, установленный соосно с валом и жестко соединенный с ним резьбовой калибр-кольцо, блок обработки и управления, первый выход которого подключен к приводу, а второй - к блоку сортировки, датчик крутящего момента, к первому входу блока обработки и управления подключен датчик исходного положения пиноли, а ко второму - датчик крутящего момента, снабжено установленной в пиноли с возможностью относительного возвратно-поступательного перемещения вдоль оси вала втулкой и жестко соединенной с ней базовой пластиной с отверстием, соосным оси вала, датчиком зазора, установленным на пиноли с возможностью информационного взаимодействия со втулкой и подключенным к третьему входу блока электронной обработки и управления и подключенным к его четвертому входу установленным на основании датчиком упора базовой пластины.

На чертеже представлена схема устройства для контроля недореза резьбы.

Устройство для контроля недореза резьбы (фиг.1) содержит основание 1, реверсивный привод 2, пиноль 3, блок 4 перемещения пиноли, вал 5, пружину 6, резьбовой калибр-кольцо 7, блок-втулку 8, базовую пластину 9, блок 10 транспортирования и установки, блок 11 сортировки.

Устройство также содержит датчик 12 упора базовой пластины, датчик 13 зазора, датчик 14 крутящего момента, датчик 15 исходного положения пиноли и блок 16 обработки и управления.

Блок 16 обработки и управления содержит модуль 17 пуска, модуль 18 логики (например, микропроцессор), модуль 19 индикации, модуль 20 реверса, модуль 21 усилителя.

В блоке 10 транспортирования и установки соосно с валом 5 устанавливается контролируемая деталь 22. Привод 2 является реверсивным.

Привод 2, пиноль 3, блок 4 перемещения пиноли, блок 10 транспортирования и установки, блок 11 сортировки, датчик 12 упора базовой пластины и датчик 15 исходного положения пиноли установлены на основании 1, причем последний установлен с возможностью информационного взаимодействия с пинолью 3 в ее верхнем положении. Пиноль 3 установлена на основании с возможностью поступательного перемещения вдоль оси вала 5.

Датчик 12 упора базовой пластины установлен с возможностью информационного взаимодействия с базовой пластиной 9. Датчик 13 зазора установлен на пиноли 3 с возможностью информационного взаимодействия со втулкой 8. Датчик 14 крутящего момента установлен на пиноли 3 с возможностью кинематического взаимодействия с валом 5.

Блок 4 перемещения пиноли (например, рукоятка) кинематически связан с пинолью 3 и блоком 10 транспортирования и установки.

Вал 5 установлен в пиноли 3 с возможностью относительного вращения и кинематически связан с приводом 2. Резьбовой калибр-кольцо 7 установлен соосно с валом 5 и жестко соединен с ним. Втулка 8 установлена в пиноли 3 с возможностью относительного возвратно-поступательного перемещения вдоль оси вала 5, подпружинена относительно нее пружиной 6 и жестко соединена с базовой пластиной 9. Датчик 13 зазора установлен на пиноли 3 с возможностью информационного взаимодействия со втулкой 8.

Базовая пластина 9 установлена перед проходным резьбовым калибром-кольцом 7 плоскостью перпендикулярно оси вала 5, причем расстояние между нею и резьбовым калибром-кольцом 7 больше заданной величины недореза на резьбу. Толщина базовой пластины 9 меньше допуска на недорез резьбы. В базовой пластине имеется отверстие, соосное с валом 5 и резьбовым калибром-кольцом 7, причем диаметр отверстия больше, чем диаметр контролируемой резьбы.

Первый выход блока 16 обработки и управления подключен к приводу 2, а второй - к блоку 11 сортировки. Датчики подключены ко входам блока 16 обработки и управления: датчик 15 исходного положения пиноли - к первому входу, датчик 14 крутящего момента - ко второму, датчик 13 зазора - к третьему, датчик 12 упора базовой пластины - к четвертому.

Первый выход модуля 17 пуска подключен к первому входу модуля 20 реверса.

Первый выход модуля 18 логики подключен ко входу модуля 19 индикации, второй - ко второму входу модуля 20 реверса, а третий - ко входу модуля усилителя 21. Входы с первого по четвертый модуля 18 логики являются соответствующими входами блока 16 обработки и управления, а к пятому входу модуля 18 логики подключен второй выход модуля 17 пуска.

Устройство работает следующим образом.

Сначала задается максимально допустимый момент навинчивания и верхняя граница величины недореза резьбы до фланца детали.

Датчик 14 момента настраивается на срабатывание при достижении момента навинчивания заданного максимально допустимого момента. Датчик 13 зазора настраивается на срабатывание при достижении суммы величины зазора (между базовой пластиной 9 и резьбовым калибром-кольцом 7) и толщины базовой пластины 9 заданной верхней границы величины недореза резьбы до фланца детали. Пиноль 3 с валом 5 находятся в исходном положении. За счет пружины 6, воздействующей на втулку 8, базовая пластина удалена от резьбового калибра-кольца 7 на расстояние, превышающее заданную величину недореза резьбы. Все датчики находятся в исходном состоянии.

Контролируемую деталь 22 устанавливают в блоке 10 транспортирования и установки в позицию контроля соосно с валом 5.

Устройство включают посредством модуля 17 пуска, сигналы с которого запускает работу модуля 18 логики и модуля 20 реверса, дающий сигнал на пуск привода 2, который начинает вращать в пиноли 3 вал 5 с резьбовым калибром-кольцом 7 в направлении, соответствующем навинчиванию резьбового калибра-кольца 7 на контролируемую резьбу детали 22.

Модуль 19 индикации представляет информацию о состоянии всех датчиков и результат контроля, который изначально вместе с блоком 11 сортировки установлен в состояние «брак».

Оператор посредством блока 4 перемещения пиноли перемещает пиноль 7 вместе со втулкой 8, базовой пластиной 9, вращающимся валом 5 с установленном в нем резьбовым калибром-кольцом 7, датчиком 13 зазора и датчиком 14 крутящего момента вдоль оси вала 5 в направлении контролируемой детали 22. При этом срабатывает датчик 15 исходного положения пиноли, по фронту сигнала с которого блок 16 обработки и управления устанавливается в исходное состояние.

При перемещении в отверстие базовой пластины 9 входит контролируемая резьба детали 22. При дальнейшем перемещении пиноли 3 базовая пластина 9 упирается во фланец детали 22. При этом срабатывает датчик 12 упора базовой пластины и дает сигнал на блок 16 обработки и управления на разрешение контроля. При дальнейшем перемещении пиноли 3 она через втулку 8 за счет пружины 6 поджимает базовую пластину 9 к фланцу детали 22, которая, в свою очередь, поджимается к основанию 1. При дальнейшем движении пиноли 3 резьбовой калибр-кольцо 7 достигает детали 22 и начинает навинчиваться на резьбу.

Если крутящий момент навинчивания превосходит заданное максимально допустимое значение, то срабатывает датчик 14 момента, и информация об этом поступает на блок 16 обработки и управления и соответственно на вход модуля 18 логики. По этому сигналу модуль 18 логики выдает команду на модуль 20 реверса, модуль 21 индикации и через усилитель 21 команду на блок 11 сортировки. Блок сортировки устанавливается в состояние «брак». Модуль 21 индикации показывает состояние всех датчиков и результат контроля «брак».

Модуль 20 реверса дает команду на реверсирование привода 2. Привод 2 вращает вал 5 в обратную сторону, при этом резьбовое калибр-кольцо 7 свинчивается с резьбы. При этом момент навинчивания уменьшается, и когда он становится меньше заданного, то датчик 14 момента приходит в исходное состояние. Сигнал об этом поступает на блок 16 обработки и управления, и соответственно на вход модуля 18 логики, который при этом не меняет состояние модуля 29 индикации.

После схода резьбового калибра-кольца 7 с резьбы детали 22 оператор посредством блока 4 перемещения пиноли поднимает пиноль 3 с валом 5 в исходное состояние. При этом за счет пружины 6 базовая пластина 9 сначала остается на фланце детали 22. При дальнейшем поднятии пиноли 3 базовая пластина 9 поднимается с фланца детали 22 и перемещается вместе с пинолью 3. При этом датчик 12 упора базовой пластины дает сигнал, несущий информацию об этом, на первый вход блока 16 обработки и управления и, соответственно, на первый вход модуля 18 логики.

При этом за счет кинематической связи блок 4 перемещения пиноли воздействует на блок 10 транспортирования и установки, который перемещает контролируемую деталь в блок 11 сортировки, отправляющий ее в брак.

При достижении пиноли 3 начального положения датчик 15 исходного положения пиноли выдает сигнал на вход блока 16 обработки и управления. Этот сигнал поступает на четвертый вход модуля 18 логики, который выдает команду на второй вход модуля 20 реверса. Модуль 20 реверса передает команду на привод 2, который опять начинает вращаться в направлении навинчивания с резьбой.

Оператор устанавливает следующую деталь в блок 10 транспортирования и установки в позицию контроля.

Если крутящий момент при навинчивании не превосходит заданное максимально допустимое значение, то резьбовое калибр-кольцо 7 продолжает навинчиваться на контролируемую резьбу, зазор между ним и базовой пластиной 9 уменьшается, и при достижении заданной величины датчик 13 зазора выдает команду на блок 16 обработки и управления. Сигнал поступает на вход модуля 18 логики, который выдает команду на модуль 20 реверса. Модуль 20 реверса передает команду на привод 2, который начинает вращать вал 5 с резьбовым калибром-кольцом 7 в обратном направлении, и последний свинчивается с контролируемой резьбы.

Одновременно, если ранее был получен сигнал с датчика 12 упора базовой пластины, модуль 18 логики выдает сигнал о годности детали на модуль 19 индикации и через модуль 21 усилителей команду на блок 11 сортировки.

Далее все происходит, как и в предыдущем случае перемещения пиноли 3 при забраковании детали.

При дальнейшем перемещении пиноли 3 базовая пластина 9 сходит с фланца детали 22 и далее перемещается вместе с пинолью 3. При этом датчик 12 упора базовой пластины выдает сигнал на блок 16 обработки и управления, который поступает соответственно на модуль 18 логики.

После схода с резьбы детали 22 оператор посредством блока 4 перемещения пиноли перемещает пиноль 3 с валом 5 в исходное положение. При этом за счет пружины 6 базовая пластина 9 сначала остается на фланце детали 22. При дальнейшем перемещении пиноли 3 базовая пластина 9 поднимается с фланца детали 22 и перемещается вместе с пинолью 3. При этом датчик 12 упора базовой пластины дает сигнал, несущий информацию об этом, на блок 16 обработки и управления и соответственно на вход модуля 18 логики.

При этом за счет кинематической связи блок 4 перемещения пиноли воздействует на блок 10 транспортирования и установки, который перемещает контролируемую деталь в блок 11 сортировки, отправляющий ее в годные.

При достижении пиноли 3 начального положения датчик 15 исходного положения пиноли выдает сигнал на вход блока 16 обработки и управления. Этот сигнал поступает на вход модуля 18 логики, который выдает команду на вход модуля 20 реверса. Модуль 20 реверса дает команду на реверс привода 2, который опять начинает вращать вал 5 в направлении навинчивания с резьбой.

При совпадении во времени сигналов от датчика момента 14 и датчика зазора 13 деталь признают также годной, и далее устройство работает, как и выше изложено в случае годной детали.

Далее оператор устанавливает следующую деталь в блок 10 траснспортирования и установки в позицию контроля. В начале каждого цикла контроля (начало перемещения пиноли 3) по фронту сигнала с датчика 15 исходного положения пиноли блок 16 обработки и управления устанавливается в исходное состояние.

В предлагаемом техническом решении технический результат «повышение точности» по сравнению с аналогами достигается за счет следующего.

Известные способы и устройства не позволяют непосредственно контролировать недорез резьбы до фланца детали.

Можно построить метрологическую схему контроля недореза резьбы из известных устройств для измерения длины резьбы с использованием двух датчиков - один для измерения длины резьбы, другой - для измерения расстояния от фланца детали до начала резьбы, измерить указанные параметры и по разности измеренных величин определить искомый недорез, сравнение которого с заданным допуском позволит дать заключение о годности детали.

Однако такое решение с метрологической точки зрения обладает относительно большой погрешностью контроля, так как в погрешность результата войдут погрешности двух датчиков измерения линейных размеров и погрешность их расположения относительно одной линии измерения. Кроме того, он обладает низкой производительность контроля ввиду необходимости выполнения нескольких дополнительных последовательных операций для получения окончательного результата.

В предложенном техническом решении контролируется недорез резьбы непосредственно от фланца детали. При этом на результат контроля не влияет ни длина резьбы, ни расстояние от начала резьбы до фланца детали. В этом случае необходимый диапазон измерения значительно меньше, чем у аналогов, т.к. контролируется только искомый недорез, который практически всегда значительно меньше, чем длина резьбы. Это позволяет снизить относительную погрешность по сравнению с аналогами, использовать датчики с меньшим диапазоном измерения и более высокой точностью.

Кроме того, поскольку контроль производится непосредственно от фланца детали и за один проход без дополнительных действий и вычислений, повышается производительность контроля по сравнению с аналогами.

Таким образом, предложенное техническое решение в отличие от аналогов позволяет с более высокой точностью и производительностью контролировать недорез резьбы до фланца детали.