4.4 Краткие сведения о преобразователях устройств активного контроля
Несмотря на большое многообразие УАК, применяемых в машиностроении, в каждом из них имеются типовые элементы определенного функционального назначения. Эти элементы условно можно представить в виде блок-схемы УАК (рисунок 4.16).
Рис. 4.16 Блок- схема устройств активного контроля
На блок-схеме обозначены: ОК – объект контроля, В – воспринимающий элемент, З – задающий элемент, С – элемент сравнения, У - усилитель, И – исполнительный механизм, РОС – рабочий орган станка.
Объектом контроля могут быть размер, вес, параметры шероховатости, микротвердость, герметичность, отклонение форм и другие параметры качества изделий. Воспринимающий элемент воспринимает изменения контролируемого параметра и передает их в элемент сравнения. С помощью задающего элемента задаются допустимые пределы или закон изменения контролируемого параметра. В элементе сравнения сравниваются действительные значения контролируемого параметра с заданным.
Элементы воспринимающий, задающий и сравнения обычно в УАК компонуются в одном блоке, который называется преобразователем П (датчиком Д). В преобразователе измерительный сигнал, поступающий от воспринимающего элемента, преобразуется, как правило, в сигнал электрический. Электрическая энергия наиболее удобна и универсально для управления исполнительными механизмами технологического оборудования.
Исполнительные механизмы в технологическом оборудовании обычно выполняются в виде электромагнитного реле, которое воздействует на рабочий орган станка (шпиндель, бабку, суппорт, систему управления).
По виду воспринимающего элемента преобразователи различают контактные и бесконтактные. В контактных преобразователях воспринимающий элемент непосредственно контактирует с контролируемой поверхностью детали. В таких устройствах контролирующий элемент выполняется в виде измерительного???????????????????? или подвижной губки. В бесконтактных преобразователях воспринимающий элемент реагирует на расстояние от контролируемой поверхности на изменение контролируемого параметра, например, пневмокамера, в которой давление воздуха зависит от величины зазора между измерительным соплом и контролируемой поверхностью.
В машиностроении наиболее широкое применение в УАК получили электромеханические, индуктивные и пневматические преобразователи. В механических преобразователях линейные перемещения измерительного стержня или угловые перемещения подвижной губки преобразуются через систему рычагов в электрический сигнал, в индуктивных преобразователях – в изменение сопротивления в цепи питающего тока, пневматических – переменное давление в измерительной пневмокамере преобразуется в электрический сигнал.
По виду задающего элемента преобразователи бывают предельные и амплитудные. Первые срабатывают на границах поля допуска контролируемого параметра. Вторые применяют при контроле точности геометрической формы и пространственных отклонений.
4.4.1 Электромеханические преобразователи
Электромеханические преобразователи часто называют электроконтактными. Они наиболее просты по конструкции, не требуют высокой квалификации обслуживания, имеют низкую стоимость, универсальны по применению, их работа не зависит от температуры внешней среды, имеют единый источник энергии. Но главное достоинство электромеханических преобразователей состоит в том, что они имеют самый большой диапазон измерения (до 10 мм) и практически одинаковую точность измерения по всей длине измерения.
На рисунке 4.17 показана схема электроконтактного преобразователя для измерения линейных размеров деталей.
Рис. 4.17 Схема электромагнитного преобразователя
Изменение размеров детали воспринимается наконечником 4 измерительного стержня 2, который перемещается в корпусе 1. Перемещение измерительного стержня через твердосплавный нож 5 и постоянный корундовый контакт 11 передается на рычаг 6 с подвижными контактами. Если контролируемый размер Н достигает предельных значений, то подвижные контакты замыкают электрическую цепь, проходящую через соответствующую пару вольфрамовых контактов В. Измерительное усилие создается пружиной 3, а постоянный контакт 11 обеспечивается пружиной 7.
Настройку датчика на выдачу сигнала при заданной контролируемой величине Нтн производят настроечными винтами 9, жестко соединяемыми с барабанами 10, шкала которых проградуирована с ценой деления 2 мкм.
К недостаткам электромеханических преобразователей относят относительно низкую точность измерения, которая зависит от вибраций технологической системы и износа механических элементов; отсутствие непрерывности и дистанционности измерений (преобразование измерительного сигнала происходит непосредственно в зоне объекта контроля).
Величина тока через контакты не должна превышать 200-300 мкА, чтобы не возникали искрения.