устройство для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали, содержащее датчик, фиксирующий элемент для удержания датчика относительно контролируемой поверхности, профилограф-профилометр, опору для контролируемой детали, отличающееся тем, что опора выполнена в виде плоского основания, на которой установлены и закреплены, по меньшей мере, три разнесенных друг от друга опорных ролика, один из которых, горизонтальный, соединен с основанием с возможностью поступательного движения в направлении к другим роликам и обратно, расположен под прямым углом к траектории своего поступательного движения и снабжен приводом его вращения, а два других ролика объединены между собой с образованием V-образной формы разведенными концами кверху.

2. Устройство для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали, содержащее датчик, фиксирующий элемент для удержания датчика относительно контролируемой поверхности, профилограф-профилометр, опору для контролируемой детали, отличающееся тем, что опора выполнена в виде плоского основания, на которой установлены и закреплены, по меньшей мере, три разнесенных друг от друга опорных ролика, один из которых, горизонтальный, соединен с основанием с возможностью поступательного движения в направлении к другим роликам и обратно, расположен под прямым углом к траектории своего поступательного движения и снабжен приводом его вращения, а два других ролика объединены между собой с образованием V-образной формы разведенными концами кверху, устройство снабжено дополнительно рычагом второго рода, соединенным шарнирно одним концом с основанием, и четвертым роликом, снабженным приводом его вращения, соединенным подвижно со свободным концом рычага с возможностью поступательного движения относительно него.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали, например сферической поверхности запирающего элемента шарового крана DN 40-150 мм, рабочих тел - шаров шарикоподшипников.

Известны устройства для измерения шероховатости поверхности (см. книгу И.В.Дунин-Барковский «Пьезопрофилометры и измерения шероховатости поверхности», 1961, М., Машгиз, с.261-262). Профилометр ДБ содержит головку, привод, усилитель с измерительным элементом. С помощью профилометра можно контролировать шероховатость цилиндрических поверхностей деталей, например валов диаметром от 19 мм.

Недостаток профилометра заключается в том, что он лишен приспособления для контроля у детали с наружной сферической поверхностью ее шероховатости.

Известно другое устройство (прибор) для контроля шероховатости цилиндрической поверхности детали (см. «Каталог продукции ЗАО НПФ «УРАН»). Устройство содержит датчик со щупом, соединенным с электронным прибором профилографом-профилометром, в котором происходит усиление электрического сигнала с датчика и его преобразование в цифровое значение и графическое изображение.

Недостаток устройства заключается в отсутствие в его комплекте приспособления для контроля и измерения у детали шероховатости ее сферической поверхности.

Известен также мерительный инструмент для контроля шероховатости сферической поверхности детали (см. Япония, патент № 5-164506 А по кл. G01B 7/34, G01B 5/28, G01B 7/28, опубликовано 29 июня 1993 г.). Для измерения шероховатости деталь устанавливают на ложемент. Датчики, сканирующие ее поверхность, совершают поступательное и вращательное движение относительно контролируемой поверхности.

Недостаток известного инструмента заключается в том, что при контроле деталей с различными по величине диаметрами требуется для каждого размера детали свой ложемент.

Из известных устройств для контроля шероховатости поверхности сферической детали наиболее близким к заявленному объекту по своей сущности и выполняет функции является патент № 5-164506 А (Япония).

Задачей предлагаемого изобретения является создание универсального быстро переналаживаемого устройства для использования его в процессе контроля шероховатости сферической поверхности детали при значительном количестве типоразмеров деталей (например, запирающих элементов шаровых кранов).

Поставленная задача для первого варианта решается тем, что в известном устройстве для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали, содержащем датчик, фиксирующий элемент для удержания датчика относительно контролируемой поверхности, профилограф-профилометр, опору для контролируемой детали, опора выполнена в виде плоского основания, на котором установлены и закреплены, по меньшей мере, три разнесенных друг от друга опорных ролика, один из которых горизонтальный, соединен с ним (с основанием) с возможностью поступательного движения в направлении к другим роликам и обратно, расположен под прямым углом к траектории его поступательного движения и снабжен приводом его вращения, а два других ролика объединены между собой с образованием V-образной формы разведенными концами кверху.

Поставленная задача для второго варианта решается тем, что в известном устройстве для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали, содержащем датчик, фиксирующий элемент для удержания датчика относительно контролируемой поверхности, профилограф-профилометр, опору для контролируемой детали, опора выполнена в виде плоского основания, на котором установлены и закреплены, по меньшей мере, три разнесенных друг от друга опорных ролика, один из которых, горизонтальный, соединен с ним с возможностью поступательного движения в направлении к другим роликам и обратно, расположен под прямым углом к траектории его поступательного движения, а два других ролика объединены между собой с образованием V-образной формы, разведенными концами кверху, устройство снабжено дополнительным рычагом второго рода, соединенным шарнирно одним концом с основанием, и четвертым роликом, снабженным приводом его вращения, соединенным подвижно со свободным концом рычага с возможностью поступательного движения относительно него.

Наличие в первом варианте устройства горизонтального приводного и отнесенных от него роликов V-образной формы позволило использовать его для деталей различных типоразмеров. На это направлено и выполнение приводного горизонтального ролика подвижным в поступательном движении в направлении к V-образным роликам и обратно. Последние не позволяют детали в процессе ее вращения скатываться вправо или влево относительно датчика, закрепленного в фиксирующем элементе. Конструкция устройства для первого варианта предназначена для измерения шероховатости наружной сферической поверхности более массивных деталей, т.е. запирающих элементов с большими DN. Массивные детали обеспечивают необходимое удельное давление на эластичную втулку и создают надежное фрикционное сцепление приводного ролика с контролируемой поверхностью детали. Наличие во втором варианте устройства горизонтального опорного ролика и разнесенных от него V-образных опорных роликов позволило использовать его для деталей различных типоразмеров. На это направлено и выполнение подвижным в поступательном движении в направлении к V-образным роликам и обратно горизонтального ролика. V-образные ролики не позволяют детали со сферической поверхностью скатываться вправо или влево относительно датчика, закрепленного в фиксирующем элементе. Наличие в устройстве рычага второго рода, соединенного шарнирно одним концом с основанием и другим концом с четвертым приводным роликом с возможностью поступательного движения относительно рычага, позволило контролировать шероховатость поверхности детали с помощью предлагаемого устройства с меньшими диаметрами запирающих элементов шаровых кранов. Упомянутые контролируемые детали имеют меньшую массу, поэтому для нормального (необходимого и достаточного) удельного давления массы детали на эластичное фрикционное кольцо необходимо создавать на приводной ролик дополнительную нагрузку. Эта нагрузка создается роликом с приводом, рычагом и элементом на рычаге, выполняющим функцию груза.

Технический результат заключается в повышении уровня технологической оснастки, в создании универсального быстропереналаживаемого устройства для использования его в процессе контроля шероховатости сферической поверхности детали при значительном количестве их типоразмеров (запирающих элементов шаровых кранов).

На приведенных чертежах иллюстрируется в качестве примера реализация предлагаемого изобретения «Устройство для измерения шероховатости наружной «сферической поверхности детали», подтверждающая возможность его промышленного применения при использовании всей совокупности признаков, где

на фиг.1 - схема устройства;

фиг.2 - вид на устройство сбоку (1-й вариант);

фиг.3 - вид Б на V-образные ролики;

фиг.4 - вид А;

фиг.5 - разрез В-В; ролик приводной;

фиг.6 - вид на устройство сбоку (2-й вариант);

фиг.7 - вид Г;

фиг.8 - приводной ролик на рычаге.

Устройство содержит датчик 1, закрепленный на штативе 2 с возможностью поворота и перемещения его в вертикальной плоскости относительно контролируемой сферической поверхности детали 3, представляющей собой запирающий элемент шарового крана или рабочее тело шарикоподшипника. Деталь 3 расположена на роликовой опоре 4 с нижним приводным роликом 5. Выходной электрический сигнал с датчика 1 при движении относительно него детали 3 поступает на профилограф-профилометр 6, откуда поступает на вход персонального компьютера 7. Выход компьютера 7 соединен с принтером 8 (см. фиг.1).

Вариант 1

Опора 4 для детали 3 содержит основание 9, выполненное по форме в виде прямоугольной плиты (си. фиг.4), ориентированной длинной стороной от ролика 5 к роликам 10, соединенным с основанием 9 посредством стойки 11 с круглой платформой 12. Ролики 10 объединены между собой с образованием V-образной формы для лучшей фиксации детали 3 со сферической поверхностью. Горизонтальный ролик 5 расположен на подвижной платформе 13, которая кинематически соединена с основанием 9 посредством ходового винта 14 с маховичком 15 на конце (см. фиг.2). Горизонтальный ролик 5, являясь одновременно и опорным, снабжен приводом 16 для его вращения. В кольцевой расточке ролика 5 расположена фрикционная втулка 17 (см. фиг.5).

Устройство по первому варианту работает следующим образом. Устанавливают деталь 3 со сферической наружной поверхностью на ролики 5, 10 таким образом, чтобы фрикционная втулка 17 на ролике 5 контактировала со сферической поверхностью. Затем подводят к упомянутой поверхности датчик 1 до соприкосновения с ней и включают привод 16 вращения ролика 5. За счет силы трения и вращающего момента начинает вращаться и взаимодействовать своей поверхностью с датчиком 1 деталь 3. Под действием колебаний щупа датчика 1 вырабатываются электрические сигналы, которые поступают в профилограф-профилометр 6, где происходит их усиление, и далее на вход компьютера 7, с выхода которого эти сигналы могут поступить на принтер 8, если таковой предусмотрен в технологической цепи.

Вариант 2

Опора 4 для детали 3 содержит основание 9 с опорным и горизонтальным роликом 18 и V-образно расположенными роликами 10. Ролик 18 установлен на подвижной платформе 13, которая кинематически соединена с основанием 9 посредством ходового винта 14 с маховичком 15 на конце (см. фиг.6, 7). Для вращения (поворота) детали 3 относительно своей геометрической оси в конструкции устройства предусмотрен верхний приводной ролик 19 с э/приводом 20, установленный на рычаге 21 с возможностью поступательного принудительного движения относительно него. Рычаг 21 шарнирно соединен со стойкой 22, которая соединена неподвижно с основанием 9. На рычаге 21 между приводным роликом 19 и шарниром расположен элемент 23 с возможностью поступательного движения вдоль рычага и стопорения винтом 24, выполняющий функцию груза. Верхний привод стопорят относительно рычага 21 винтом 25. Для надежного сцепления ролика 19 и поверхностью детали 3 на нем установлено эластичное кольцо 26 круглого сечения.

Устройство по второму варианту работает следующим образом. Деталь 3 со сферической наружной поверхностью укладывают на ролики 10, 18 таким образом, чтобы сферическая поверхность опиралась на все три ролика. Затем подводят до соприкосновения с поверхностью детали 3 приводной ролик 19 на рычаге 21 таким образом, чтобы эластичное кольцо 26 на ролике 19 соприкасалось со сферической поверхностью детали 3, верхний привод стопорят относительно рычага 21 и включают э/привод 20. Через эластичное кольцо 26 вращающий момент от ролика 19 сообщается детали 3 и начинает ее поворачивать. Щуп датчика 1, введенный в соприкосновение с поверхностью детали 3, вырабатывает электрические сигналы, которые поступают на профилограф-профилометр 6. Если сцепление ролика 19 с деталью недостаточно устойчивое, то для его усиления перемещают элемент 23 в направлении к ролику 19, предварительно ослабив винт 24. После этого винт 24 стопорят относительно рычага 21.

Перечень позиций к заявке на предлагаемое изобретение

«Устройство для измерения шероховатости наружной сферической поверхности детали»

1 - датчик

2 - штатив

3 - деталь

4 - опора роликовая

5 - ролик приводной (нижний)

6 - профилограф-профилометр

7 - компьютер персональный

8 - принтер

9 - основание

10 - ролики (V-обр.)

11 - стойка

12 - платформа круглая

13 - платформа подвижная

14 - винт

15 - маховичок

16 - э/привод

17 - втулка

18 - ролик опорный

19 - ролик приводной

20 - э/привод

21 - рычаг

22 - стойка

23 - груз

24 - винт

25 - винт

26 - кольцо эластичное