1. Автоматические измерительные системы
Структура и конструкция основных узлов автоматизированных измерительных систем (АИС) в значительной степени определяются областью их применения. По этому признаку автоматизированные измерительные системы можно разделить на 2 вида:
- универсальные АИС, которыми оснащаются различные модели технологического оборудования или применяемые для измерения геометрических параметров широкой номенклатуры деталей;
- специализированные, предназначенные для измерения определённого типа и размеров деталей.
В зависимости от рода решаемой задачи АИС делятся на четыре основных вида:
Средства операционного активного контроля, осуществляющие измерения размеров деталей в процессе обработки и формирующие управляющие команды в схему станка. Они позволяют повысить точность обработки деталей за счёт компенсации технологических погрешностей (износ режущего инструмента, силовые и тепловые деформации станка).
Контрольно-сортировочные автоматы, осуществляющие послеоперационный контроль размеров деталей. Они широко используются в условиях крупносерийного и массового производства для сортировки деталей на размерные группы и последующей организации селективной сборки узлов.
Подналадочные устройства к бесцентрошлифовальным станкам контролируют диаметр деталей после обработки и формируют управляющие команды на подналадку шлифовальной бабки и, таким образом, компенсируют износ шлифовального круга или тепловые деформации узлов станка.
Автоматические измерительные системы для измерения перемещений узлов промышленных роботов, станков с программным управлением, измерительных машин и т.п.
Рассмотрим схемы измерительных устройств двух видов АИС контрольно сортировочного автомата и прибора активного контроля.
На рисунке 1.1 представлена схема контроля наружного кольца роликового подшипника. Измерение высоты осуществляется от базового пояска столика 8 высокоточного шпинделя 14 до верхнего торца кольца 7. Корпус предельного электроконтактного преобразователя 2 подвешен на подвижной каретке 1 пружинного параллелограмма, а его измерительный наконечник контактирует с поверхностью детали через промежуточный шток 3 передаточного механизма. С правой стороны показана схема устройства для контроля отклонения от параллельности торцов кольца, которое приводится во вращение высокоточным шпинделем 14. Этот контроль осуществляется с помощью амплитудного преобразователя 5, расположенного на подвижной каретке 16 пружинного параллелограмма. Параллелограмм закреплен на оси 4, обеспечивающей поворот измерительного устройства и измерительного наконечника 6 при установке на позицию наружного кольца подшипника. Кольцо 7 попадает из транспортирующего устройства на шпиндель, находящийся в нижнем положении. Затем шпиндель перемещается вверх и базируется на неподвижном центре 9 посредством шаровой опоры 15. Другая шаровая опора 11 шпинделя расположена на подъемнике, перемещающемся от кулачка распределительного вала по высокоточным роликовым направляющим 12. Для исключения влияния биения привода вращение на шпиндель передается от зубчатого колеса 10 через поводок 13.
На рисунке 1.2 приведена схема измерительного устройства прибора активного контроля. Устройство предназначено для измерения диаметра цилиндрических деталей в диапазоне 20—40 мм и обеспечивает погрешность измерения ±0,003 мм.
В процессе измерения деталь 13 помещается между измерительными наконечниками, расположенными по диаметру. Нижний измерительный наконечник при помощи планки 12 соединен с кареткой 3, имеющей пружинные направляющие 2. Верхний измерительный наконечник соединен с кареткой 9, которая может перемещаться относительно каретки 3 при помощи пружинных направляющих 4. Измерительное усилие нижнего наконечника обеспечивает пружина 5, а измерительное усилие верхнего наконечника создает сила веса каретки 9 и соединенных с ней частей. Для ограничения измерительного усилия верхнего наконечника (в пределах 4±1 Н) введена разгрузочная пружина 6.
Рисунок 1.1 – Схема измерительного устройства контрольно-сортировочного автомата.
При изменении диаметра контролируемой детали происходит взаимное перемещение измерительных наконечников, которое измеряется головкой 11 и преобразуется в сигнал управления электроконтактным датчиком 10. Для настройки измерительного устройства электроконтактный датчик и головку крепят к каретке 9 при помощи пружин 8 и могут смещать в процессе настройки настроечным винтом 7.
Рисунок 1.2 – Схема измерительного устройства прибора активного контроля
Такое перемещение позволяет согласовывать диапазон изменения контролируемых диаметров с диапазоном измерения электроконтактного датчика и головки, а также производить одновременное смещение настроечных границ электроконтактного датчика. Настройка срабатывания управляющих команд производится настроечными винтами электроконтактного датчика.