книги из ГПНТБ / Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник

а) если деталь 1 годная, то подвижный контакт 4 находится между двумя неподвижными контактами 5 и 6, не касаясь их (расстояние между контактами 5 и 6 соответствует величине до­ пуска на размер проверяемой детали); при атом горит желтая сигнальная лампочка Г;

б) если размер детали 1 завышен, то контакт 4 касается верх­ него контакта 5, благодаря чему загорается зеленая сигнальная

него контакта 6, благодаря чему загорается красная сигнальная лампочка (—), свидетель­

ляющих втулках корпуса 4 перемещается измерительный стержень 8 со съемным наконечни­

ком 1. Хомутик 3 с прорезью, в которую входит запрессованный в корпус 4 направляющий штифт 15, удерживает стержень 8 от поворота. Гайка 2 микроподачи служит для перемещения стержня при настройке датчика. Измерительное усилие создается пру­ жиной 6. Сверху в отверстие корпуса 4 вставляется индикатор (типа 1МИГ или 1ИГ), который крепится с помощью винта 9. Измерительный наконечник индикатора опирается на верхний торец стержня 8.

Индикатор используют при настройке датчика для внесения поправок на отклонения размеров настроечных образцов от тре­ бующихся предельных размеров детали. На боковой стенке корпуса предусмотрены два резьбовых отверстия для крепления датчика в измерительных устройствах.

Пластмассовая планка 12 с рычагом 10 и настроечными вин­ тами 14 образует узел, собираемый отдельно от датчика. Рычаг 10 подвешен на пружинном кресте и несет два подвижных контакта К1

иК2, расположенных по концам рычага против винтов. 14 с кон­ тактами КЗ и К4. Снаружи на этих винтах закреплены барабаны 11

и13 с ценой деления 0,002 мм, используемые для поднастройки датчика.

Связь рычага 10 с измерительным стержнем 8 осуществляется через хомутик 7, к которому припаяна пластинка из твердого сплава, опирающаяся на корундовый штифт 5, образующий малое плечо рычага 10. Перемещение стержня 8 вызывает угловое от­ клонение рычага и замыкание или размыкание соответствующих контактов, которые соединены с источником тока и усилителем.

Слицевой и задней стороны датчик закрыт прозрачными крышками (из оргстекла).

Погрешность срабатывания электроконтактных датчиков на­

сплава. Чтобы избежать подгорания, на контакты подается ток небольшого напряжения (8—12 В) и малой силы (0,1—0,2 мА). Для усиления сигнала малой мощности, получающегося при замыкании контактов, применяют электронное реле мод. 238 завода «Калибр». Чаще всего электроконтактные датчики ис­ пользуют в многомерных светосигнальных приспособлениях и в контрольно-сортировочных автоматах. В приборах актив­ ного контроля электроконтактные датчики применяют в на­ стоящее время очень редко, так как на контакты попадает влага (вследствие недостаточной герметичности датчиков и обра­ зования в них конденсата), что приводит к ложным срабатыва­ ниям.

Индуктивные датчики делятся на контактные и бесконтактные, безрычажные и рычажные, дифференциальные и недифферен­ циальные, с малым и большим ходом, с питанием током про­ мышленной частоты (50 Гц) и высокочастотные.

Схема контактного безрычажного дифференциального индук­ тивного прибора с малым ходом показана на рис. 46.

Отклонение размеров проверяемых деталей 1 вызывает пере­ мещение измерительного стержня 2, на котором закреплен якорь 4, находящийся в воздушном зазоре между магнитопроводами ин­ дуктивных катушек 3 и 5. В зависимости от положения якоря меняется воздушный зазор у магнитопроводов, в результате чего индуктивное сопротивление одной катушки возрастает, а другой уменьшается. '

132

При этом нарушается равновесие моста, образованного катуш­ ками 3 и 5 и сопротивлениями 6 и 8, который питается от стаби­ лизированного генератора звуковой частоты 7. В результате в диагонали моста возникает ток, направление которого опреде­ ляется отклонением в ту или иную сторону измерительного стержня

в зубомерньтх и некоторых других измерительных устройствах. В последние годы тем же заводом выпускаются транзисторные индуктивные приборы мод. 207, 212 и 214.

Рис. 47. Индуктивный прибор, стрелочное и цифровое отсчетные ус­ тройства

Индуктивные приборы выпускают со стрелочными показываю­ щими устройствами (рис. 47), которые имеют пять регулируемых пределов измерения (± 1 ; 3; 10; 30; 100 мкм) с разной ценой деле­ ния (0,02; 0,05; 0,2; 0,5 и 2 мкм соответственно), а также с цифро­ выми устройствами, имеющими три регулируемых предела изме-

133

рения (dr 10, 100 и 1000 мкм) с разной ценой деления (0,005, 0,05; 0,5 мкм соответственно).

Для того чтобы на точность работы приборов возможно меньше влияли колебания напряжения питающего тока, в электронных блоках предусмотрены довольно сложные и дорогие стабилиза­ торы напряжения. В последнее время появились индуктивные приборы с малогабаритными электронными блоками (110 X 80 X X 36 мм), которые питаются током не от сети, а от батарей (срок работы батареи до 1000 ч), и поэтому их точность не зависит от колебания напряжения в сети. Такие приборы имеют пять пре­ делов измерения (±3 ; 10; 30; 100; 300 мкм) с разной ценой деления (0,1; 0,5; 1; 5 и 10 мкм соответственно).

Описанные устройства успешно применяют в качестве универ­ сальных измерительных приборов (вместо оптиметров и ультраоп­ тиметров) для проверки особо точных деталей, например, концёвых мер длины. Цифровой отсчет в этом случае особенно удобен.

В последние годы в приборах активного контроля применяют главным образом индуктивные датчики. Они совсем вытеснили злектроконтактные датчики из приборов активного контроля (так как индуктивные датчики не имеют в электрической схеме контактов, требующих зачистки, тщательного ухода, и нечувствительны к наличию конденсата) и вытеснили емкостные датчики (так как индуктивные датчики имеют более простую и надежную электро­ схему) .

' На многих заводах они успешно конкурируют с пневматиче­ скими датчиками (особенно в тех случаях, когда воздух в завод­ ской сети плохо очищается и когда пневматические датчики не имеют хороших фильтров и стабилизаторов давления).

Лучшим из отечественных фотоэлектрических датчиков яв­ ляется многопредельный датчик ДФМ, выпускаемый Ленинград­ ским инструментальным заводом на базе оптикатора (см. рис. 28, в).

Многомерные приспособления. Эти приспособления предназна­ чены для проверки нескольких размеров одной детали или одно­ типных деталей в определенном диапазоне размеров. Приспосо­ бления оснащают индикаторами, микрокаторами или другими измерительными головками, по шкалам которых контролер опре­ деляет годность контролируемых деталей. Измерительные головки обязательно должны иметь указатели допусков; контролер не может запомнить показания всех индикаторов — он только выяс­ няет, находятся ли все стрелки в пределах установленных полей допусков или нет. Различают многомерные приспособления для последовательного или одновременного контроля размеров. Кроме того, они делятся на шкальные и светосигнальные.

На рис. 48, а показано шкальное приспособление для после­ довательного контроля диаметров поршней в разных сечениях по их высоте. На каждой позиции по индикаторам контролируется только один размер (поворачивая поршень, можно также оире-

134

делить его овальность). Перемещая поршень от одной позиции к другой, последовательно контролируют все заданные размеры.

На рис. 48, б показано многомерное светосигнальное приспо­ собление конструкции Омского политехнического института. Оно предназначено для одновременного контроля пяти размеров (на­ ружный и внутренние диаметры) и биения по двум шейкам слож­ ной детали «стакан» при помощи шкальных электроконтактных датчиков 2 типа ЭП-12. Датчики связаны с пультом 1, на котором нанесен чертеж 3 измеряемой детали, и на каждой размерной ли-

Рис. 48. Многомерные приспособления:

а — индикаторное последовательного действия; б — светосигнальное одновременного действия; е — с пневматическими отсчетиыми устройствами

нии этого чертежа установлены по две сигнальные лампочки: зеленая (со знаком «плюс») и красная (со знаком «минус»). Кроме того, на пульте находится одна большая лампочка желтого цвета, сигнализирующая о годных деталях.

При контроле деталей, все размеры которых находятся в пре­ делах допусков, на пульте горит только желтая лампочка общей годности. Если один или несколько контролируемых размеров выходят за пределы ноля допуска, то желтая лампочка не заго­ рается, а включаются зеленые (+ ) или красные (—) лампочки на тех размерах, по которым деталь должна быть забракована контролером. По показаниям стрелок индикаторов можно судить, на какую величину отклоняются бракуемые размеры от верхней или нижней границы поля допуска.

135

Светосигнальные приспособления обеспечивают очень высокую производительность контроля и широко применяются в промыш­ ленности.

При установке пневматических датчиков в шкальные много­ мерные приспособления особенно удобны датчики типов «Солекс»

и«Ротаметр». На рис. 48, в показаны трубки датчиков «Ротаметр»

и«Солекс» и шкалы сильфонных датчиков, предназначенных для одновременного визуального контроля четырех размеров. Габа­ риты шкал первых двух типов датчиков гораздо меньше, обзор шкал значительно удобнее и сами отсчетные приспособления на­ много дешевле, чем при применении сильфонных датчиков.

Известны приспособления для одновременного контроля оО— 100 размеров сложных деталей (коленчат&е валы и т. и.). Кон­ тролеру достаточно одного взгляда на поплавки, находящиеся во всех рядом расположенных трубках, чтобы определить, нахо­ дятся ли они между указателями допусков. Проворачивая про­ веряемую деталь, можно определить также и овальность од­ новременно у всех шеек. На автомобильных заводах, например на Волжском автозаводе в г. Тольятти, очень широко применяют

такие приспособления.

Шкальные и светосигнальные многомерные приспособления на­ страивают по двум эталонам, имеющим форму контролируемой детали. Один из них выполнен по наибольшим, а другой по наименьшим контролируемым размерам детали. Установка со­ ответствующих указателей допусков у шкальных и включе­ ние соответствующих сигнальных лампочек у светосигнальных приспособлений производится раздельно по каждому из эта­ лонов.

Завод «Красный инструментальщик» выпускает наборы типовых деталей и узлов (механических и электрических), из которых мо­ гут собираться многомерные приспособления и их светосигнальные пульты для контроля различных цилиндрических деталей типа ступенчатых валиков и колец. Это очень удобно, особенно для заводов серийного производства.

Контрольно-сортировочные полуавтоматы и автоматы. Кон­ трольно-сортировочным автоматом называют устройство, осу­ ществляющее автоматическую загрузку, транспортирование, ори­ ентирование, контроль и разбраковку (на годные детали, брак ^ «- [-» и «—») или сортировку (сортировать детали по группам необ­ ходимо для селективной сборки, кроме того, отделяются брак «+ » и брак «—») проверенных деталей.

Контрольно-сортировочным полуавтоматом называют устрой­ ство, автоматически осуществляющее контроль „при ручной за­ грузке деталей и ручном выполнении некоторых других опе­ раций.

Контрольно-сортировочные автоматы выпускают с датчиками механического действия, электронными и пневматическими. Ме­ ханические датчики без преобразования измерительного импульса

136

выполняют в виде предельных, клиновых и раздвижных калиб­ ров. Кроме того, бывают механические датчики с преобразованием (увеличением) измерительного импульса.

На рис. 49 показан контрольно-с-ортировочный автомат с кли­ новидными калибрами. Из бункера 1 шарики (с диаметром 4— 20 мм) попадают на две линейки 2, установленные под определен­ ным углом а между ними (при этом вершина угла а обращена в сторону бункера) и под углом (3 к горизонтали.

Попадая на линейки, шарики катятся по ним, постепенно опу­ скаясь (так как линейки образуют расширяющуюся щель). В том месте, где расстояние между линейками равно диаметру контроли­ руемого шарика, шарик проваливается и попадает в отсеки ящика 3. Количество отсе­

для успокоения и измерения, Перед концом измерения кулачок автомата (на рисунке не показан) соединяет датчик с электронным блоком 5.

При выходе размера детали за нижнюю границу допуска ниж­ ний контакт датчика остается замкнутым и электромагнит 7 от­ пускает якорь. При этом спиральная пружина 6 поворачивает заслонку 8, открывая отверстие, в которое попадает бракованная деталь. При увеличенном размере детали замыкается верхний контакт датчика, срабатывает электромагнит 9 и открывается за­ слонка 10.

Если размер детали находится в пределах поля допуска, то контактный рычаг датчика 4 занимает среднее положение, не ка­ саясь контактов, и заслонки 8 и 10 остаются закрытыми. Тогда деталь 1 сталкивается толкателем 2 на лоток 11 и, скатываясь по закрытым заслонкам, попадает во всегда открытый ящик для год­ ной продукции.

137

На рпс. 50, б показан общин вид автомата Ленинградского ин­ струментального завода, предназначенного для многодшшазонной сортировки колец шарикоподшипников но диаметру желоба.

а — контрольный с элсктроконтактным датчиком; б — сортировочный с фотоэлек­ трическим датчиком; в — сортировочный с самонастраивающейся индуктивной изме­ рительной системой

В автомате применен фотоэлектрический датчик /, созданный на базе оптикатора. В таких автоматах число сортировочных групп доходит до 50.

138

Измерительные системы нельзя полностью изолировать от влияния возмущающих факторов внешней среды, в которой они работают, и тем более от влияния тех процессов, которые проте­ кают в них самих, а также в автоматах, точность работы которых они контролируют. Поэтому возникает необходимость в автомати­ ческом слежении и проверке соответствия действительной точности измерительных средств предписанной. Эти функции выполняют разработанные в последнее время самонастраивающиеся измери­ тельные системы, которые автоматически, без участия человека приспосабливаются к изменяющимся условиям путем перена­ стройки параметров системы с целью обеспечения минимума погрешности измерения при наличии помех.

Такая система применена, например, в автоматах, выпускае­ мых заводом «Калибр» для сортировки шариков диаметром 1 — 32 мм. Автоматы сортируют шарики с разноразмерностью в группе 0,5 мкм. Погрешность измерения составляет ±0,05 мкм, произво­ дительность до 18 000 шариков в час. В этих автоматах исполь­ зована самонастраивающаяся измерительная система с периоди­ ческим контролем параметров настройки датчика по специальному эталонному шарику, который хранится в автомате и периодически вводится под измерительный наконечник. Если выходной сигнал датчика, который пропорционален размеру контролируемого ша­ рика, не будет соответствовать предписанному (эталонному), то включается контур самонастройки автомата.

Самонастраивающаяся измерительная система контрольно-сор­ тировочного автомата (рис. 50, в) состоит из следующих основных узлов: сердечника в, усилителям, элемента сравнения 3, эталонного шарика 11, устройства управления 1 серводвигателем 19 и испол­ нительного механизма 20.

Система работает следующим образом. Периодически по команде блока управления 4 кулачок 14 при помощи поворотного кронштейна 15 отводит транспортирующий диск 17 с измеритель­ ной позиции 13. После этого на измерительную позицию при по­ мощи державки 12 вводится эталонный шарик 11, по которому первоначально настраивался датчик 8; одновременно кулачок 2 подключает устройство управления 1 к элементу сравнения 3. Две одинаковые обмотки 7 датчика и первичная обмотка диффе­ ренциального трансформатора Т образуют мост, который питается от генератора звуковой частоты Г с частотой / = 5000 Гц. Если при вводе эталонного шарика 11 воздушные зазоры Ах и Л2 между якорем 16 и Ш-образным сердечником 6 окажутся не равными (Ах Ф Д2), то на вторичной обмотке дифференциального транс­ форматора Т появится напряжение несущей частоты / -- 5000 Гц, амплитуда которого пропорциональна величине разбаланса моста. Это напряжение усиливается усилителем 5 и подается на элемент сравнения 3 измерительного ?7ИЗМ и опорного UK напряжений. Первоначально, при вводе эталонного шарика 11 под измеритель­ ный наконечник 10 мост балансируется так, чтобы напряжение

139

U„зм было равно опорному напряжению UK(UK — Е/изм). Это про­ изойдет только в том случае, если воздушные зазоры между яко­ рем 16 и Ш-образным сердечником 6 будут равны (Лг = Д2).

При отклонении UmMот UKв ту или другую сторону появляется напряжение рассогласования на выходе элемента сравнения 3, амплитуда которого, зависит от величины, а фаза — от знака рас­ согласования. Эго напряжение поступает на устройство управле­ ния 1, которое включает серводвигатель 19 при £/изм—Uк > |0,3|в, причем направление вращения серводвигателя зависит от фазы напряжения рассогласования. Серводвигатель через редуктор 20 вращает винт 18. При этом клин 21 передвигается под стопкой 22 и наклоняет корпус датчика 8. При перемещении стойки 22 кор­ пус датчика 8, поворачиваясь вокруг шарнира О, скользит опорным винтом 9 по базовой плоскости Б. В результате меняет­ ся воздушный зазор между якорем 16 и Ш-образным сердеч­ ником б.

Корпус 8 поворачивается до тех пор, пока не станут равны воздушные зазоры Дх и Д2, т. е. UK—UmM± |0,3|e (±0,3e — зона нечувствительности устройства управления 1, что соответ­ ствует ±0,05 мкм). Таким образом, точность настройки датчика на размер эталонного шарика составляет ±0,05 мкм. По оконча­ нии процесса поднастройки транспортирующий диск 17 возвра­ щается в рабочее положение и автомат продолжает работу.

§ 22. СРЕДСТВА АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ

Средствами активного контроля называют устройства, кото­ рые контролируют размеры деталей в процессе, до или по окончании их обработки и по результатам контроля подают команду на из­ менение режимов обработки, на выключение станка (автоматиче­ ски или вручную) или производят его подналадку.

Наиболее часто применяют средства активного контроля на шлифовальных и хонинговальных станках, осуществляющих за­ вершающие (финишные) операции обработки деталей, где назна­ чаются очень малые допуски. На этих станках особенно нежела­ тельно появление брака, так как к моменту поступления деталей на шлифование стоимость их предыдущей обработки уже весьма высока.

На шлифовальных и хонинговальных станках наиболее часто используют устройства для контроля размеров деталей в процессе их обработки.

Устройства, применяемые для контроля размеров деталей в про­ цессе обработки, основываются как на прямом, так и на косвен­ ном методах контроля. Устройства подразделяются на две основ­ ные группы: для прямого контроля (рис. 51, а), контактирующие с деталью в одной, двух или трех точках, и бесконтактные; для косвенного контроля, контролирующие перемещение какого-либо органа станка, несущего режущий инструмент (рис. 51, б), и кон­

140