книги из ГПНТБ / Регулирование качества продукции средствами активного контроля

но закрытые контакты реле 2Р, что и вызывает его включение. Но поскольку конечным выключателем 7ВК была включена в цикл группа контактов ВК, вращающийся двигатель направляется в сто­ рону замыкания контактов датчика. Наступает момент, когда ниж­ ний контакт датчика замыкает электрическую сетку лампы с като­ дом, в результате чего открывается правый триод и реле 2Р сраба­ тывает, размыкая контактами электрическую цепь двигателя. Та­ ким образом, производится настройка контактов датчика по нижне­ му пределу образца первой ступени.

Вторая ступень нижнего предела образца предусмотрена конт­ рольной на тот случай, если контакт датчика будет сильно ввернут, т. е. сокращено поле контролируемого допуска. Таким образом, осу­ ществляются автоматический самоконтроль иподнастройка измери­ тельной системы по нижнему пределу поля допуска. По верхнему пределу самоконтроль и поднастройка осуществляются аналогич­ ным образом по третьей и четвертой ступеням образца. Первая и четвертая ступени различаются между собой величиной поля до­ пуска на контролируемый размер, вторая и третья ступени преду­ смотрены для определения порога настройки.

На рис. 108 схематически изображен разработанный в Бюро взаимозаменяемости датчик к контрольно-сортировочному автома­ ту, имеющий дополнительный контакт, с помощью которого произ­ водится самонастройка. Контакт датчика 6 служит для подачи команд на отбраковку изделия и настраивается по соответствующе­ му предельному размеру. Кроме контакта 5, имеется дополнитель­ ный контакт 4, настройка которого отличается от настройки кон­ такта 5 на весьма малую величину о, составляющую долю допусти­ мой погрешности датчика. Контакты 4 и 5 закреплены в колодке 3. Периодически через определенное время (с помощью реле времени) или через определенное число циклов (с помощью счетчика) меха­ низм 8 автоматически устанавливает на измерительную позицию настроечный образец 7, размер которого отличается от предельного на величину 6/2. Погрешность изготовления образца также обычно составляет долю допустимой погрешности датчика. Кроме того, в зависимости от действительного размера образца, в качестве сортировочного контакта можно использовать контакт 4, а в качест­ ве дополнительного — контакт 5. Если в этот момент настройка дат­

замкнут, а контакт 5 разомкнётся, электродвигатель / отключается, и автомат будет продолжать работу.

Если оба контакта 4 и 5 разомкнуты, то электродвигатель J пе­ ремещает контакты в обратном направлении до того момента, когда контакт 5 останется разомкнутым, а контакт 4 замкнется.

£68

В этом положении электродвигатель 1 отключается, и автомат бу­ дет продолжать работу. Кроме того, система двух контактов может быть использована для автоматической проверки электросхемы ав­ томата. При поступлении детали с размером, лежащим за пределом настройки, должны быть замкнуты оба контакта 4 и 5. Если в этом случае во время нормальной работы замыкается только контакт 5, то электросхема останавливает автомат, и подается аварийный сигнал.

На рис. 109 изображена схема автоматической поднастройки двухконтактного датчика, осуществляемая при помощи четырех об­ разцов 1 [37]. Если настройка датчика правильная, соответствую-

2 S

менее производительной является поднастройка подобного датчика по двум образцам, соответствующим предельным размерам изде­ лий. В этом случае правильность поднастройки определяется тем, что при многократном введении образца в половине случаев должен быть получен командный сигнал, а в половине — нет. Если этого не произойдет, то блок управления дает команду серводвигателю пе­ реместить на соответствующую величину контакты датчика.

269

Основным преимуществом самонастройки по образцовым дета­ лям является то, что не надо измерять величину основного возму­ щения (износа, температурных деформаций и т. д.). Однако у дан­ ного способа имеются и существенные недостатки, один из которых заключается в подверженности образцовой детали возмущениям различного рода. Так, образцовая деталь может иметь различную температуру в моменты первоначальной настройки системы, осу­ ществляемой наладчиком вручную, и в условиях автоматической поднастройки. Все это приводит к погрешности настройки из-за ко­ лебания температурного режима работы системы. Устранить по­ добные погрешности можно путем стабилизации разности темпера­ туры образцовой детали в различные моменты поднастройки. Дру­ гой недостаток самонастройки по образцовой детали заключается в том, что он не компенсирует смещение уровня настройки разме­ ров, вызванное' изменением режимов резания из-за неравномерно­ сти припуска на обработку и колебания режущих свойств инстру­ мента. Однако это дополнительное смещение уровня настройки можно компенсировать с помощью второй (дополнительной) изме­ рительной позиции, которая вырабатывает корректирующий сиг­ нал по размерам обработанных изделий и подает команду на при­ бор, управляющий циклом обработки станка.

Пневматические системы. В последние годы широкое распро­ странение в системах автоматического контроля и регулирования получил пневматический метод измерения благодаря высокой точ­ ности измерения, возможности дифференциальных измерений, а также благодаря дистанционности этого метода измерений, позво­ ляющей помещать измерительный орган в относительно малодоступ­ ных местах.

В процессе эксплуатации пневматических измерительных систем происходит смещение первоначальной настройки (дрейф нуля), за­

в состав выборки. Если указанный размер превышает заданное зна­ чение, то замыкается контакт мембранного датчика Д и срабаты­ вает реле Р, приводящее во вращение электродвигатель М. При отпущенном реле двигатель вращается в другую сторону.

В НИИТракторосельхозмаше разработан оригинальный способ автоматической поднастройки при контроле переменных линейных размеров бесконтактным пневматическим методом. Данный способ позволяет также компенсировать возникающие в процессе измере­ ния динамические погрешности, вызванные инерционностью пневмосистемы из-за различного переменного зазора. Способ заклю­ чается в том, что при контроле переменных линейных размеров про­ изводят коррекцию относительного положения подвижных элек­ трических контактов пиевмосильфонного датчика с помощью при-

27:0

менения следящего устройства, движущегося синхронно с переме­ щением контролируемой детали относительно неподвижного изме­ рительного сопла. При этом для исключения влияния динамических погрешностей пневматической системы в следящее устройство вво­ дят дополнительную коррекцию в зависимости от скорости изме­ нения переменных зазоров.

Автоматический контроль по данному способу производится сле­ дующим образом. На ползуне 11 (рис. 111), совершающем возврат­ но-поступательное движение, жестко закреплено корректирующее устройство 10 и установлена контролируемая деталь /. При движе-

Рис. ПО. Схема самонастраивающейся пневматической измери­ тельной системы

нии ползуна контролируемая деталь / входит в паз измерительной пневматической скобы 4, подвешенной на плоскопараллельных пру­ жинах 5. В одной стороне скобы 4 имеется жесткий упор 3, контак­ тирующий с наружной поверхностью детали, а в другой стороне, напротив, навстречу упору установлено измерительное сопло 2, меж­ ду торцом которого и внутренней поверхностью детали / имеется первоначальный гарантийный рабочий зазор по большому размеру детали.

Синхронно с перемещением детали движется корректирующее устройство 10, перемещающее шток 9, несущий группу электриче­ ских контактов 8, расположенных против подвижных контактов 7 сильфонов датчика 6.

занимают определенные положения, за которыми следят электрические контакты 5, занимающие определенные положе­ ния от движения корректирующего устройства 10, компенсирующе­ го, таким образом, влияние переменного зазора между торцом из^ мерительного сопла 2 и измерительной поверхностью детали / .

271

На основе данного способа в НИИТракторосельхозмаше создан ав­ томат для контроля радиальной толщины вкладышей тракторных двигателей.

В последнее время за рубежом также стали появляться сооб­ щения о самонастраивающихся системах регулирования размеров, в которых дается высокая оценка таким системам [170, 171, 179, 180].

На рис. 112 показана схема устройства фирмы «Шеффилд», по­ зволяющая производить автоматическую поднастройку пуля шкалы точных пневматических приборов, компенсируя условия изменения работы пневматической системы. Сжатый воздух от источника пита­ ния / поступает через стабилизатор давления 2 и входное регули­ руемое сопло 3 в камеру противодавления 4, а из нее по трубопро­ воду 6 подается к пневматическому калибру-пробке 11. Через соп­ ла 12 пробки 11 и через зазор между ними и отверстием детали 13 воздух выходит в атмосферу. Величина рабочего давления фикси­ руется манометром 8. Давление в камере 4 между входным соп­ лом 3 и выходными соплами 12, зависящее от размера контролиру­ емого отверстия, фиксируется отсчетным прибором 5 и пневматиче­ ским реле 7. Устройство автоматической поднастройки шкалы свя­ зано с камерой 4 трубопроводом 27. Компенсирующий клапан 26 создает дополнительный к расходу через измерительные сопла не­ большой расход воздуха в атмосферу. Наконечник 30 плунжера 29 компенсирующего клапана упирается в головку винта 17, закреп­ ленного в чувствительном элементе 25, который подвешен на двух мембранах 15 и 18 разных диаметров к корпусу устройства. Между мембранами образуется камера 16, связанная с камерой 4 через трубопровод 27 и управляемый соленоидом клапан 24. Настройка нуля шкалы производится по настроечному образцовому кольцу 10. Через определенные промежутки времени в процессе эксплуатации прибора замыкают контакт 23. Электромагнит 9 насаживает кольцо на калибр / / . Соленоид открывает клапан 24 и сообщает камеру 16 с камерой 4. Если давление в цепи равно давлению первоначальной настройки, т. е. нуль шкалы не смещен, то усилие, развиваемое диф­ ференциальным давлением воздуха в камере 16 на мембраны, точ­ но соответствует калиброванному усилию пружины 14, элемент 25 неподвижен и плунжер 29 клапана сохраняет свое первоначальное положение. При этом зазор между головкой 31 и седлом 28 клапа­ на и расход через клапан остаются постоянными. Если же условия изменились и шкала смещена, то давление в камере 16 изменится, и элемент 25, а следовательно, и плунжер 29 клапана 26 займут но­ вое положение; расход через клапан изменится, компенсируя изме­ нение давления в камере 4 и смещение нуля шкалы. В период между настройками прибора давление в камере 16 сохраняется постоян­ ным, так как клапан 24 ее перекрывает. Для стабилизации поло­ жения чувствительной системы автоматически фиксируется положе­ ние хвостовика 19 с помощью пневматического золотника 21, уп­ равляемого соленоидом и связанного трубопроводом 22 с источни-

ком питания /. В момент окончания подиастройки плунжер 20 своим концом прижимает хвостовик 19.

Индуктивные системы. При эксплуатации индуктивных измери­ тельных систем по целому ряду причин (механический износ дета­ лей датчика, дрейф нуля, изменение температуры, давления к т. д.) напряжение, соответствующее измеряемой образцовой детали, может изменяться, что приводит к смещению первоначального уров­ ня настройки всей системы. В связи с этим вводят поднастройку (корректировку) выходного напряжения системы с тем, чтобы оно всегда соответствовало измеряемой образцовой детали. Обычно такая проверка и поднастройка, которая производится вручную квалифицированными подналадчиками, связана с необходимостью перерывов в работе оборудования (что особенно нежелательно в условиях автоматического производства), а также с субъектив­

измерения. Напряжение на выходе усилительного блока 3 подает­ ся на управляющее устройство 4, осуществляющее сортировку на группы и выдающее импульсы на исполнительные органы сорти­ ровочного устройства 5. Управление всеми органами автомата осу­ ществляется коммутатором 6, получающим движение (так же как и загрузочная, транспортирующая и сортирующая системы автома­ та) от привода 7.

Периодически, один раз в час, транспортирующий диск, про­ таскивающий шарики под измерительными наконечниками, отво­ дится в сторону, и под последние автоматически подается аттесто­ ванный шарик, по которому была произведена первоначальная настройка автомата. Измерение аттестованного шарика в процессе подиастройки осуществляется при помощи той же измерительной

274

іельность. К тому же требование большой точности поднастройки приводит к чрезмерному усложнению механической части системы. Поэтому весьма целесообразно производить поднастройку электри­ ческим путем. В этом случае полностью отсутствует механическая цепь передачи, что приводит к значительному упрощению всего устройства, а также к повышению точности, надежности и произво­ дительности измерительной системы. Следует, однако, отметить, что механический способ поднастройки пригоден при любом методе измерения, в то время как электрический пригоден только при ин­ дуктивном или емкостном измерении.

На рис. 114 представлена оригинальная электросхема, иллюст­ рирующая электрический метод автоматической поднастройки ин­ дуктивных измерительных систем, разработанный в Станкине [58].

+ 3003

Рис. 114. Принципиальная схема автоматической поднастройки индуктивных измерительных систем электрическим методом

и при достижении заданной разности между измерительным и опор­ ным напряжением происходит срабатывание определенного числа поляризованных реле РПі — РПз.

В этих системах опорное напряжение не является постоянной величиной, а становится функцией от напряжения, полученного при измерении образцовой (настроечной) детали.

При поверочном цикле на измерительную станцию подается образцовая деталь, по которой была произведена первоначальная настройка всей системы; при этом переключатель П становится

276

ся в положение 1.2 и осуществляется рабочий цикл устройства. Так как разность между опорным и текущим напряжением постоянна для данной настройки срабатывания поляризованных реле, величи­ на измерительного напряжения, при котором срабатывают реле, должна изменяться на величину UKOM, где UKOYI = U' — U. Таким образом, произойдет смещение настройки измерительного устрой­ ства на величину і / к о м — автоматическая коррекция настройки из­ мерительной системы.

Точность работы подпастроечного устройства зависит в основ­ ном от времени хранения па конденсаторах С: ! и С4 опорного напря­ жения. Как известно, это время определяется емкостью конденсато­ ра, величиной сопротивления нагрузки, а также сопротивлением утечки конденсатора. Емкость конденсаторов Ся и С4 нельзя выби­

достичь величины порядка сотни миллионов Ом. В схеме примене­ ны специальные полистироловые конденсаторы, обладающие боль­

277