книги из ГПНТБ / Шульц, Е. Ф. Индуктивные приборы контроля размеров в машиностроении

ГЛАВА VII.

СТЕНДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИБОРОВ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ

1. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПЛЕКСА ПОГРЕШНОСТЕЙ п р и б о р о в а к т и в н о г о к о н т р о л я

В КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ

Для исследования в лабораторных условиях влия­ ния различных факторов на точность приборов актив­ ного контроля разработана и изготовлена специальная установка, позволяющая воспроизводить действие основных факторов, влияющих на точность работы при­ боров. Например, на установке автоматически по задан­ ной программе можно воспроизвести:

а) изменение напряжения питания приборов актив­ ного контроля;

б) изменение температуры воздуха, окружающего прибор;

в) перемещение воспринимающих элементов измери­ тельных устройств.

Это позволяет исследовать на установке влияние на точность прибора:

1) изменения напряжения в сети питания в пределах ( + 10— 15%) от номинального; 2) самопрогрева электри­ ческой схемы прибора; 3) изменения температуры окру­ жающего воздуха; 4) многократных циклических переме­ щений воспринимающих элементов измерительного уст­ ройства в процессе автоматического контроля (установ­ ка, измерение, снятие); 5) гармонических колебаний вос­ принимающих элементов измерительного устройства в процессе автоматического контроля (при некруглости шлифуемых деталей).

Кроме этого, на установке можно определить время запаздывания выдачи команды прибором.

Конструктивная схема установки для метрологиче­ ских исследований (УМИ) приведена на рис. 72.

Установка состоит из механизма долемикронных перемещений; программирующего устройства; привода и термостатической камеры.

120

Механизм долемикронных перемещений содержит цилиндрический корпус 8, внутри которого вертикально установлен рычаг 9, имеющий в сечении Н-образную форму. Рычаг 9 в основании имеет тонкую перемычку, которая служит ему осью качания. Основание рычага имеет цилиндрическую форму и запрессовано в дно корпуса 8. Корпус 8 закреплен на массивной плите 19, изготовленной из материала с малым коэффициентом теплопроводности. С наружной стороны к корпусу 8

крепится приборный столик 1 с регулируемой по высоте и углу полочкой 2, на которую устанавливаются иссле­ дуемые измерительные устройства 29 приборов актив­ ного контроля. Измерительный наконечник исследуемо­ го устройства 29 имеет контакт с рычагом 9 через промежуточный стержень 3, который подвешен на сер­ пообразных плоских пружинах 6, смонтированных в корпусе 5. Корпус 5 крепится во втулке 4 с фланцем, которую можно перемещать в некоторых пределах в вер­ тикальной плоскости для установки заданного пере­ даточного отношения. Для этого гнездо, в котором крепится втулка 4, выполнено овальным. В нижней части корпуса 8 есть отверстие, в котором закрепляются необходимые по точности образцовые приборы для из­ мерения линейных перемещений рычага 9 (микрокатор,

121

интерферометр, оптиметр, оптикатор и др.). Образцо­ вый прибор 24 имеет непосредственный контакт с опор­ ной площадкой на рычаге 9. Рычаг 23, установленный на образцовом приборе, служит для его арретирования. Воспринимающие элементы исследуемого и образцового приборов перемещаются одновременно при качании рычага 9.

Механизм долемикронных перемещений обеспечива­ ет весьма плавные перемещения воспринимающих эле­ ментов исследуемых приборов на доли микрометра. Перемещения контролируются образцовым прибором 24, установленным в нижней части корпуса 8.

По показаниям этого прибора определяют величину перемещения воспринимающих элементов исследуемых приборов. Учитывая, что передаточное отношение рыча­ га i — 10, величина перемещения измерительных нако­ нечников исследуемых приборов определится как

i — передаточное отношение.

Точная установка передаточного отношения осущест­ вляется следующим образом. На место исследуемого измерительного устройства 29 устанавливают оптикатор с ценой деления 0,001 мм. Установленный на приборном столике оптикатора и корпуса промежуточный стер­ жень 3 перемещают с помощью рычага 9 так, чтобы показания оптикатора и контрольного прибора (микрокатора) 24 были кратны десяти. После чего корпус промежуточного стержня закрепляют. Механизм доле­ микронной подачи позволяет осуществлять перемещение воспринимающих элементов исследуемых приборов в пределах ±0,25 мм с постоянным передаточным отношением.

Погрешность передаточного отношения при переме­ щениях наконечников исследуемых измерительных приборов в пределах ±0,25 мм составляет 0,1% от пре­ дела перемещения.

Механизм долемикронных перемещений обеспечива­ ет как плавные перемещения воспринимающих элемен­ тов исследуемых приборов активного контроля на сотые

122

доли микрометра, так и быстрые по заданной програм­ ме. Программа перемещения задается программирую­ щим устройством, содержащим копир 14 специальной конструкции, реверсивный электродвигатель 21 с редук­ тором 22 и схему управления, смонтированную на от­ дельном пульте.

В процессе настройки и проведения исследований по определению влияния на точность прибора гармониче­ ских колебаний воспринимающих элементов перемеще­ ние рычага 9 УМИ осуществляется вручную микровин­ том 15. Для плавного перемещения рычага 9 в корпу­ се 8 смонтирован узел, состоящий из рычагов 10 и 11, подвешенных на плоских пружинах, и толкателя 7. Ры­ чаги 10 и 11 связаны между собой кронштейном 12, закрепленным на рычаге 11. На кронштейне 12 смонти­ рованы копир 14 и толкатель 13.

При вращении микровинта 15 перемещается рычаг 11, который толкателем 13 воздействует на рычаг 10. По­ следний толкателем перемещает рычаг 9. Линейное перемещение рычага 9 при этом модулируется колеба­ ниями с заданными величинами амплитуды и частоты. Частота колебаний задается числом оборотов копира 14, а амплитуда — величиной его эксцентриситета.

Вращение копира 14 осуществляется приводом, состоящим из электродвигателя 21, редуктора 22 и ременной передачи 16. С помощью микровинта 15 пере­ мещается рычаг И с вращающимся копиром 14, а сле­ довательно, и рычаг 9, и воспринимающий элемент ис­ следуемого измерительного прибора также перемещают­

только копира 14 рычаг 9 совершает колебательные пе­

формой копира и скоростью его вращения.

Копир, конструктивная схема которого представлена на рис. 73, состоит из упругого цилиндрического коль­ ца 1, связанного с осью вращения 6 спицами 2, распо­ ложенными во взаимно перпендикулярных плоскостях. Спицы 2 закреплены на оси вращения 6 наглухо, а сво­ бодные концы их свободно входят в отверстия втулок 3,

123

закрепленных на внутренней стороне цилиндрического кольца 1.

Для изменения формы наружной поверхности цилин­ дрического кольца 1 на концах двух спиц нарезана резь­ ба и установлены гайки 4, которые при перемещении, упираясь в торцы втулок 3, деформируют кольцо. Путем деформации кольцу 1 можно задавать различные фор­ мы овала и эксцентрика. Для образования более слож-

в о с п р и н и м а ю щ и х э л е м е н т о в иссле-

д у е м ы х у с т р о й с т в а к т и в н о го к о н т ­ р о л я д л я р а зл и ч н ы х ф о р м к оп и р а

ных профилей на поверхности кольца 1 могут закреп­ ляться кулачки 5 необходимой формы. На рис. 74 приве­ дены графики перемещения воспринимающих элементов исследуемых устройств активного контроля для различ­ ных форм копира.

Определение температурных погрешностей исследуе­ мых приборов и испытание их на стабильность прово­ дится в термостатической камере, в которую помещает­ ся механизм долемикронных перемещений с установ­ ленными на нем исследуемыми приборами. Термоста­ тическая камера 17 (см. рис. 72) представляет собой кожух с двойными стенками, в которых прорезаны окна

124

для освещения и наблюдения. Пространство между стенками заполнено пенопластом. Камера 17 устанавли­ вается на плиту 19 с фетровой термоизоляционной про­ кладкой 18. К этой же плите крепится механизм долеми­ кронных перемещений и калорифер 25. Нагревательный элемент калорифера заключен в кожух, поверхность ко­ торого никелирована и хорошо отражает тепловые лучи.

Необходимая температура поддерживается путем включения и выключения нагревательного элемента, которые осуществляются терморегулятором 27, выпол­ ненным на транзисторах. Чувствительным органом тер­ морегулятора является термодатчик-термистор 26. Тер­ модатчик 26 помещается под кожух в верхней его части в удалении от калорифера 25. Точность поддержания температуры не менее ±0,5° С. Контроль осуществляет­ ся ртутным термометром 28.

Применение термостатической камеры позволяет исследовать погрешности приборов в широких пределах температур.

Механизм долемикронных перемещений для устра­ нения воздействия на него различных колебаний уста­ новлен на специальных амортизаторах 20, которые выполнены комбинированными и содержат упругие элементы из резины и цилиндрических пружин, собран­ ных в металлическом корпусе и закрепленных на плите 19.

Автоматическое управление заданным циклом пере­ мещения воспринимающих элементов исследуемых из­ мерительных устройств активного контроля и циклом изменения напряжения питания исследуемых приборов активного контроля осуществляется схемой программи­ рующего устройства.

Схема программирующего устройства, изображенная на рис. 75, работает следующим образом. При нажатии на кнопку «Пуск» срабатывает реле Р1, контакты кото­ рого 2Р1 подают напряжение питания на электродвига­ тель постоянного тока М, а контакт 1Р1 ставит катушку реле Р1 на самопитание. Электродвигатель М через ре­ дуктор 1 и ременную передачу 2 приводит во вращение копир 3. Эксцентриситет копира устанавливается таким, чтобы шток 8 исследуемого измерительного устройства получил перемещения необходимой величины.

125

При вращении копира 3 через рычаг 4 и толкатели 5

и7 рычагу 6 и штоку 8 измерительного устройства сооб­ щаются импульсы перемещения необходимой величины. В процессе перемещения шток 8 достигает такого поло­ жения, когда связанный с ним якорь индуктивного датчика устанавливается в положение, при котором измерительный мост прибора уравновешивается и вы­ дается команда. В момент выдачи команды в исследуе­ мом приборе 9 замыкаются контакты АК и включается цепь реле Р2. Реле Р2 срабатывает, с помощью контак­ та 1Р2 становится на самопитание, а контакты 2Р2, ЗР2 переключают полярность обмотки возбуждения электро­ двигателя М и реверсируют его. Электродвигатель М изменяет направление вращения копира 3 и шток 8 из­ мерительного устройства возвращается в исходное положение. При этом рычаг 4 нажимает контакт микро­ переключателя МП, который контактом КМП разры­ вает цепь питания реле Р2. Реле Р2 обесточивается с помощью перекидных контактов 2Р2 и ЗР2 и переклю­ чает полярность обмотки возбуждения электродвигате­ ля М, происходит его реверсирование. Направление вращения ротора электродвигателя М, а следовательно,

иперемещения штока измерительного устройства отме­ чаются указателями направления УН1 и УН2, которые получают питание через перекидной контакт 4Р2.

Время возврата реле Р2 определяется положением контакта КМП. Такая программа устанавливается при необходимости исследовать точность электроннопреобразующей части прибора, когда необходимо исключить погрешность от изменения взаимного расположения частей механизмов исследуемого измерительного уст­ ройства и контрольных приборов, что возможно при небольших перемещениях. Поэтому величина обратного хода устанавливается в пределах 0,030 мм. Отсчет по­ казаний срабатывания измерительной схемы исследуе­ мого прибора выполняется по контрольному стрелочно­ му прибору 10 в момент реверсирования привода. Стрелка контрольного прибора за счет инерции привода

ивыбора зазоров в системе УМИ останавливается. Чис­ ло единичных срабатываний реле исследуемого прибора

исерий срабатываний (в серии 25 единичных срабаты­ ваний) регистрируется электросчетчиками ЭС1 и ЭС2.

При исследовании влияния изменения напряжения питания на точность измерения схема управления рабо-

127

тает следующим образом. Напряжение питания на исследуемый прибор подается с трансформатора Тр2 через контакты реле ЗР5, ЗР7, ЗР9 и 3P1L Через кон­ такты ЗР5 и ЗР11 на прибор подается номинальное на­ пряжение питания, а через контакты ЗР7 и ЗР9 на­ пряжение питания соответственно на 15% ниже и на 10% выше номинального. Номинальное напряжение питания устанавливается переключателем П1. В поло­ жении 1 переключателя номинальное напряжение пита­ ния 220 В, в положении 2 127 В и в положении 3 36 В. При включении схемы реле Р4 срабатывает и через контакт 1Р4 подается питание на катушку реле Р5. Реле Р5 срабатывает и через контакт ЗР5 номинальное напряжение подается на исследуемый прибор активного контроля. При этом напряжении выполняется 25 еди­ ничных измерений. При каждом срабатывании реле Р2 в момент замыкания контакта АК происходит кратко­ временное срабатывание реле РЗ, которое с помощью контакта 1РЗ подает напряжение питания на катушку ЭС1 счетчика числа единичных измерений, а с помощью контакта 2РЗ на катушку шагового искателя ШИ, на втором контактном поле 2КПШИ которого ламели с 1 по 25 закорочены. Поэтому катушка реле Р4, получаю­ щая питание через ламели контактного поля 2КПШИ будет находиться под током до тех пор, пока щетка шагового искателя ШИ находится в контакте с одной из этих ламелей. При каждом срабатывании команд­ ного реле АК щетка шагового двигателя перемещается на один шаг. После 25 срабатываний командного ре­ ле АК щетка шагового искателя переходит на 26-е ла­ мели контактных полей 1КПШИ и 2КПШИ. При этом цепь питания катушки реле Р4 размыкается, а через 26-ю ламель 1КПШИ и контакт КШИ включается цепь подбежки щетки шагового искателя до момента замы­ кания ею первых ламелей контактных полей. При отпу­ скании реле Р4 через контакт 1Р4 подключается цепь питания реле Р6, а шаговый искатель снова подает че­ рез первую ламель питание на катушку реле Р4. Реле Р6 срабатывает и подготавливает цепь питания реле Р7

кмоменту срабатывания реле Р4. Реле Р4 срабатывает

ичерез контакт 1Р4 подается питание на катушку реле Р7. Реле Р7 срабатывает и с помощью контакта 1Р7 разрывается цепь питания реле Р5, а с помощью контакта 2Р7 становится на самопитание. Контактом

128

ЗР7 подключается прибор активного контроля к цепи питания с напряжением на 15% ниже номинального. Реле Р5 отпускает и разрывает цепь питания с номи­ нальным напряжением. При этом напряжении произ­ водится также 25 срабатываний командного реле АК.

Щетка шагового искателя проходит 25 ламелей и переходит на 26-ю. При переходе щетки на 26-ю ламель контактного поля 1КПШИ включается цепь подбежки шагового искателя до момента замыкания ею цепи реле Р4 через контакт 1 контактного поля 2КПШИ, а цепь питания реле Р4 размыкается. Реле Р4 отпускает и че­ рез контакт 1Р4 подается питание на катушку реле Р8 (контакт 2Р6 замкнут). Реле Р8 срабатывает и с помо­ щью контакта 1Р8 становится на самопитание, с помо­ щью контакта 2Р8 подготавливает цепь питания реле Р9, а контактом ЗР8 разрывает цепь питания реле Р6. Реле Р6 срабатывает и подготавливает цепь питания катушки реле Р9.

срабатывает и замыкает цепь питания катушки реле Р9. С помощью контакта 1Р9 реле Р9 становится на само­ питание. С помощью контакта 2Р9 обесточивается ка­ тушка Р7, а через контакт ЗР9 на испытуемый прибор подается напряжение питания на 10% выше номиналь­ ного. Реле Р7 контактом ЗР7 разрывает цепь питания прибора напряжением на 15% ниже номинального. При этом напряжении осуществляется очередной ряд измерений. После 26 измерений щетка шагового иска­ теля проходит 25 ламелей и переходит на 26-ю. Реле Р4 вновь отпускает и срабатывает. В результате чего реле Р9 отпускает и контактом ЗР9 разрывает цепь питания прибора напряжением на 10% выше номинального, а реле Р11 срабатывает и контактом ЗР11 вновь подает на испытуемый прибор номинальное напряжение пита­ ния, с помощью контакта 1Р11 становится на самопита­ ние, при этом напряжении выполняется 25 единичных измерений.

Этот ряд измерений выполняется как контрольный Для исключения погрешности, которая может быть вызвана другими факторами. При срабатывании реле Р11 импульс тока подается и на катушку счетчика пол­ ных циклов ЭС2. На этом 1-й полный цикл заканчи­ вается.

129