устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения
Классы МПК: | G01B5/00 Приспособления к измерительным устройствам, отличающимся механическими средствами измерения |
Автор(ы): | Хамицаев Анатолий Степанович (RU), Ромашин Владимир Гаврилович (RU), Королев Дмитрий Александрович (RU), Шадрин Александр Петрович (RU), Неповинных Олег Викторович (RU), Назаров Алексей Вячеславович (RU), Емельянов Игорь Викторович (RU), Ева Игорь Васильевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-01-26 публикация патента:
10.06.2011 |
Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, к технике метрологического обеспечения, а именно к средствам активного контроля и измерения действительных размеров наружных поверхностей изделий типа оболочка вращения. Сущность: устройство содержит основание для установки изделия, на котором жестко закреплена балка, несущая модуль перемещения. В модуле перемещения размещено средство для сьема информации, состоящее из каретки, имеющей возможность продольного перемещения вдоль изделия, серводвигателя и энкодера, связанных с сервоусилителем. На каретке закреплен датчик линейного перемещения с щупом, предназначенным для контактирования с поверхностью изделия. Выход серводвигателя и энкодера связан с входом сервоусилителя, а выход сервоусилителя и выход датчика линейных перемещений связаны с входами блоков интерфейсов компьютера. Для исключения перекосов и плавного перемещения измерительного щупа используется демпфер. Герметичный кожух, закрепленный на балке, защищает модуль перемещения со средством для съема информации от пыли и влаги. Устройство снабжено котировочными винтами для совмещения в одной плоскости оси модуля перемещения с осью контролируемого изделия. Основанием для установки изделия может служить токарный станок. Технический результат: создание высокоточного и надежного устройства контроля и измерения параметров криволинейных наружных поверхностей оболочек вращения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Формула изобретения
1. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения, содержащее основание для установки изделия и средство для съема информации, связанное с блоками интерфейсов компьютера, отличающееся тем, что на основании жестко закреплена балка с установленным на ней над рабочим пространством изделия модулем перемещения, ось которого находится в одной плоскости с осью изделия, в модуле перемещения размещено средство для съема информации, состоящее из каретки, имеющей возможность продольного перемещения вдоль изделия, серводвигателя, энкодера и сервоусилителя, на каретке закреплен датчик линейного перемещения с измерительным щупом, предназначенным для контактирования с поверхностью изделия, при этом выход серводвигателя и энкодера связан с входом сервоусилителя, а выходы сервоусилителя и датчика линейных перемещений связаны с входами блоков интерфейсов компьютера.
2. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что основание для установки изделия представляет собой токарный станок.
3. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что измерительный щуп выполнен в виде ролика.
4. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что модуль перемещения и средство для съема информации размещены в защитном кожухе.
5. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что модуль перемещения снабжен котировочными винтами.
6. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что датчик линейного перемещения содержит демпфер.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, к технике метрологического обеспечения и, преимущественно, может быть использовано при контроле и измерении размеров изделий типа оболочка вращения.
Известно устройство для измерения действительных размеров параметров наружных поверхностей и радиусов сферических изделий (авт.св. N 2159920, G01B 5/22, опубликовано: 2000.11.27). Устройство содержит основание, предметный стол, имеющий возможность вертикального перемещения, несущий элемент, на котором установлена осевая отсчетная головка с возможностью перемещения вдоль оси предметного стола и вращения вокруг измеряемой детали.
К недостаткам известного устройства относятся:
- конструкция устройства не позволяет позиционировать изделия типа оболочка вращения;
- необходимость выполнения наладки устройства на номинальный радиус измеряемого изделия;
- фактические величины радиусов измеряемого изделия определяют в результате расчетов и сравнения их с номинальными, зафиксированными при наладке устройства;
- перемещение отсчетной осевой головки и съем информации проводится вручную, что приводит к низкой производительности работы устройства;
- необходимость многократного съема и установки на основание устройства контролируемых изделий требует дополнительной настройки, влекущей за собой в ряде случаев накопление погрешности измерения.
Известно устройство для контроля размеров изделий с продольной осью симметрии, выбранное в качестве прототипа заявляемого устройства (авт.св. N 2117240, G01B 11/22 опубликовано: 1998.08.10). Устройство содержит горизонтальный стол для установки контролируемого изделия, выполненный из неподвижной и подвижной частей, имеющий два независимых привода для перемещения его по двум взаимно перпендикулярным осям горизонтальной плоскости, для измерения которых стол снабжен датчиками линейных перемещений, средство для съема информации в виде источника и приемника лазерного излучения, выход которого связан с блоком управления и компьютером. На поверхности подвижной части стола расположена оснастка для установки и позиционирования контролируемого изделия.
К недостаткам этого устройства относятся:
- конструкция устройства не позволяет позиционировать изделия типа оболочка вращения;
- оснастка для установки изделия состоит из двух частей;
- необходимость многократного съема и установки на основание устройства контролируемых изделий требует дополнительной настройки, влекущей за собой в ряде случаев накопление погрешности измерения.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение высокой точности контроля и измерения параметров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения, оценка измерений по отклонениям от заданного номинального размера параметра поверхности, увеличение производительности труда за счет уменьшения трудозатрат и времени на контроль изделия путем автоматизации процесса измерения.
Поставленная задача решается следующим образом.
1. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения, содержащее основание для установки изделия и средство для съема информации, связанное с блоками интерфейсов компьютера, отличающееся тем, что на основании жестко закреплена балка с установленным на ней над рабочим пространством изделия модулем перемещения, ось которого находится в одной плоскости с осью изделия, в модуле перемещения размещено средство для съема информации, состоящее из каретки, имеющей возможность продольного перемещения вдоль изделия, серводвигателя, энкодера и сервоусилителя, на каретке закреплен датчик линейного перемещения с измерительным щупом, предназначенным для контактирования с поверхностью изделия, при этом выход серводвигателя и энкодера связан с входом сервоусилителя, а выход сервоусилителя и датчика линейных перемещений связаны с входами блоков интерфейсов компьютера.
2. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тся тем, что основание для установки изделия представляет собой токарный станок.
3. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что измерительный щуп выполнен в виде ролика.
4. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что модуль перемещения и средство для съема информации размещены в защитном кожухе.
5. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что модуль перемещения снабжен котировочными винтами.
6. Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения по п.1, отличающееся тем, что датчик линейного перемещения содержит демпфер.
Предложено устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения, содержащее основание для установки изделия и средство для съема информации, связанное с блоками интерфейсов компьютера.
На фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства. На фиг.2 представлено средство для съема информации, связанное с блоками интерфейсов компьютера.
Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения содержит основание 1 для установки изделия 2. На основании 1 жестко закреплена балка 3, несущая модуль перемещения 4. В модуле перемещения 4 размещено средство для съема информации, состоящее из каретки 5, имеющей возможность продольного перемещения вдоль изделия 2, серводвигателя 6 и энкодера 7, выходы которых связаны с входами с сервоусилителя 8. На каретке 5 закреплен датчик линейного перемещения 9 с щупом 10. Выход сервоусилителя 8 и выход датчика линейного перемещения 9 связаны с входами блоков интерфейсов 11, 12 компьютера 13 соответственно. Для исключения перекосов и плавного перемещения щупа 10 используется демпфер 14. Герметичный кожух 15, закрепленный на балке 3, защищает модуль перемещения 4 со средством для съема информации от пыли и влаги. Модуль перемещения 4 снабжен юстировочными винтами 16 для совмещения в одной плоскости оси модуля перемещения 4 с осью контролируемого изделия 2.
Устройство, выполненное в соответствии с техническим решением, работает следующим образом.
На основание 1 жестко крепится балка 3 так, чтобы рабочая зона модуля перемещения 5 перекрывала поверхность контролируемого изделия 2 по высоте. В качестве основания 1 устройства для фиксации изделия выбран токарный станок. Контролируемое изделие 2 устанавливается на токарный станок. С помощью, например, котировочных винтов 16 модуль перемещения 4 выставляется так, чтобы его ось и ось контролируемого изделия 2 находились в одной плоскости. На промышленном компьютере 13 запускают управляющую программу измерения. Выполняется выход в реперные точки датчика линейного перемещения 9 и энкодера 7 серводвигателя 6. Щуп 10 устанавливают на поверхность контролируемого изделия 2 и базируют по торцу контролируемого изделия. Управляющая программа измерения автоматически проводит привязку систем координат устройства и контролируемого изделия 2. Все геометрические параметры поверхности исчисляются в системе координат контролируемого изделия 2. Включается серводвигатель 6 и осуществляется перемещение каретки 5 вдоль оси изделия. Щуп 10 автоматически передвигается по поверхности контролируемого изделия 2 от торца к носовой части. Шаг сканирования задается пользователем в программе. На каждом шаге происходит считывание информации с энкодера 7 серводвигателя 6 и датчика линейного перемещения 9. Далее интерфейсный блок 11 промышленного компьютера 13 осуществляет съем информации с выхода сервоусилителя 8, вход которого соединен с выходом энкодера 7. Интерфейсный блок 12 промышленного компьютера 13 осуществляет съем информации с выхода датчика линейного перемещения 9. В управляющей программе заложен алгоритм перевода поступающей информации в координаты точек контура и далее в действительные размеры радиусов в поперечных сечениях контролируемого изделия 2. Автоматически формируется отчет проведенного измерения. Каретку 5 возвращают в начальное положение системы координат контролируемого изделия 2.
Щуп 10 может быть выполнен в виде ролика для избегания механического повреждения поверхности контролируемого изделия 2. Для исключения перекосов и плавного перемещения щупа 10 в процессе измерения используется демпфер 14.
Процесс измерения можно инициировать только при открытой крышке защитного кожуха 15.
Таким образом, предлагаемое изобретение:
1. решает задачу измерений действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения прямым измерением с высокой степенью достоверности;
2. обеспечивает скоростной контроль и измерение;
3. позволяет исключить субъективный фактор оценки действительных размеров за счет автоматизации процесса измерения;
4. повышает производительность труда за счет простоты применения и обслуживания предлагаемого измерительного устройства и автоматизации процесса измерения;
5. расширяет область применения устройства: позволяет производить измерения размеров любых наружных поверхностей оболочек вращения, в т.ч. сложных поверхностей второго порядка, состоящих из сопряженных между собой поверхностей цилиндров, конусов, шаровых сегментов, шарового слоя, ступенчатых сферических поверхностей, параболоидов;
6. позволяет получить экономический эффект.
Класс G01B5/00 Приспособления к измерительным устройствам, отличающимся механическими средствами измерения