Измерительные системы автоматического контроля размеров

Основной составной частью автоматической измерительной си­стемы является измерительный преобразователь (датчик). Датчик является устройством, включающим воспринимающий, задающий, сравнивающий и преобразующий элементы системы.

Рассмотрим некоторые конструкции преобразователей (датчиков) и измерительных систем

Электроконтактные преобразователи (датчики).

На рисунке 1а показана схема безрычажного однопредельного датчика. Измерительный стержень 4 датчика перемещается в направляю­щих 3. Стержень несет движный контакт 2, который замыкает неподвижный регулируемый контакт 1, если деталь 5, установленная на столике имеет размер выше предельного. Измерительное усилие создаётся пружиной 7.

На рисунке 1б показана схема двухпредельного безрычажного датчика; на рисунке 1в — рычажного двухпредельного датчика, у которого на измерительном стержне 4 закреплен поводок 8, воздей­ствующий на контактный рычаг 9, поворачивающийся вокруг оси 10. Передаточное отношение рычага бывает различным (от 2:1 до 10:1).

Рисунок 1 - Схемы некоторых типов электро­контактных преобразователей (датчиков)

Индуктивные преобразователи (датчики).

Верхний торец измерительного стержня 1 воздейст­вует на якорь 2, подвешенный на плоской пружине 3. Изменение по­ложения якоря, определяемое размером контролируемой детали 6, вызовет изменение воздушного зазора между якорем 2 и катушкой 5 простого датчика (рисунок 2а) или перераспределение воздушного зазора между катушками 5 и 7 и якорем 2 дифференциального датчика (рисунок 2б). При уменьшении зазора между якорем и катушкой 5 зазор между якорем и катушкой 7 увеличивается. Изменяется одно­временно индуктивность обеих катушек, поэтому чувствительность дифференциального датчика вдвое выше, чем простого. Измерительное усилие создается пружиной 4.

Рисунок 2 - Принципиальные схемы индуктивных преобразова­телей

Емкостные преобразователи (датчики).

Простой емкостный преобразова­тель (рисунок 3а) имеет две пла­стины конденсатора: подвижную 4, которая закреплена на измерительном стержне 1, перемещающемся в направляющих 3, и неподвижную 5. Изменение зазора 8 между пластинами преобразуется в изменение емкости конденсатора. В дифференциальном емкостном преобразователе (рисунок 3б) по­движная пластина 4, закрепленная на измерительном стержне 1, перемещается между двумя неподвижными пластинами 5 и 8, об­разуя два конденсатора, что значительно увеличивает чувствительность датчика. Измерительное усилие создается пружи­ной 2.

Рисунок 3 - Схемы некоторых типов ем­костных преобразователей

Измерительные системы с радиоактив­ными изотопами.

Схема бесконтактного контроля толщины металлической полосы в процессе проката, основанная на методе поглощения излучения, изображена на рисунке 4. Контейнер 2 с источником излучения помещен под прокатываемой полосой металла 1, а ионизационная камера 7 — над этой полосой на одной оси с источником излучения. В зависимости от изменения толщины полосы металл поглощает большее или меньшее число частиц, что вызывает изменение электриче­ского сигнала, вырабатываемого камерой. После усиления в усили­теле 6 сигнал передается на серводвигатель 4 и показывающий при­бор 5. Серводвигатель, изменяя положение валков 3, регулирует тол­щину прокатываемой полосы.

Рисунок 4 - Схема измери­тельного устройства с радио­активными изотопами для контроля толщины ленты

Средства активного контроля

Средства активного контроля в зависимости от их места в техно­логическом процессе могут быть разделены на средства для контроля в процессе обработки, до и после обработки.

Средства автоматического контроля в процессе обработки (рисунок 5) непрерывно следят за изменением размера заготовки и управляют работой станка: из­меняют режимы обработки при промежуточных величинах при­пуска и прекращают обработку после достижения окончатель­ного (заданного) размера.

Деталь 1, установленная в центрах круглошлифовального станка, в процессе шлифования контролируется скобой 2 измерительного устройства. Измене­ние размера в процессе обработки воспринимается датчиком 3 и преобразуется в нем в электрический сигнал, который усиливается в командно-сиг­нальном пульте 4 и преобразуется в команду, управляющую ме­ханизмом 5 поперечных подач и движением бабки 6 шлифовального круга 7.

Рисунок 5- Схема активного автомати­ческого контроля в процессе обработки

Средства послеоперационного контроля контролируют один или несколько параметров детали непосредственно после ее обработки, при этом их устанавливают на станке вне его рабочей зоны или рядом со станком (рисунок 6). Деталь 4 после выхода из рабочей зоны бесцентрово-шлифовального станка устанавливается на позицию изме­рения 8, где контролируется измерительным устройством 7 с датчи­ком 6. При выходе контролируемого параметра за заданные границы датчик 6 дает сигнал на командно-сигнальный пульт 5, где сигнал усиливается и подается команда на подналадку или останов станка че­рез командоаппарат 1 привода бабки 2 веду­щего круга 3. В пер­вом случае средство по­слеоперационного кон­троля называют подналадчиком, во втором — контрольно-блокировочным устройством.

Рисунок 6 - Схема активного автоматического по­слеоперационного контроля

Чтобы исключить воз­можность управления станком по результатам случайного отклонения размеров, необходимо импульс на подналадку станка давать по ре­зультатам измерения группы деталей, для чего пульт управления должен снабжаться счетно-запоминающей схемой. Устройства после­операционного контроля могут выполнять также ряд других функ­ций: отсортировывать бракованные детали, направляя их в сбор­ник 9 брака, или рассортиро­вывать их на группы внутри поля допуска для селектив­ной сборки. При появлении брака дается команда на останов станка.

Автоматические средства контроля деталей до их по­ступления на станок называют защитно-блокировочными ус­тройствами (рисунок 7). Они не допускают попадания на станок заготовок с разме­рами, выходящими за допу­стимые пределы, предохраняя инструмент и механизмы станка от аварий. Эти средства могут да­вать команду на удаление негодной заготовки из потока или оста­навливать станок. Оператор в последнем случае удаляет бракован­ную заготовку вручную.

Рисунок 7 - Схема активного автоматиче­ского контроля до начала обработки

Деталь 2 устанавливается на измерительную позицию 1 и контро­лируется измерительным устройством 3, расположенным перед стан­ком 6. Измерительное устройство 3 снабжено датчиком 4. Сигнал датчика при попадании на измерительную позицию негодной заготовки усиливается в командно-сигнальном пульте 5 и воздействует на сорти­ровочный механизм 8, сбрасывающий ее в сборник 9 брака. Годные заготовки 7 поступают на станок.

Средства активного контроля наиболее широко применяются на отделочных операциях: при круглом наружном и внутреннем шлифо­вании, бесцентровом и плоском шлифовании, хонинговании. Реже они применяются при точении, растачивании, сверлении, зубообработке и др.

Контрольные приспособления

Механизированное светосигнальное приспособление конструкции НИЭЛ предназначено для контроля плунжеров топливных насо­сов и сортировки их по диаметру на 50 групп через 0,002 мм внутри поля допуска при неподвижной детали. Контролируемую деталь 1 (рисунок 8) устанавливают на плоскую базу 2, образованную двумя ножевыми наконечниками 3. С другой стороны к детали прижата из­мерительная рамка 13, измерительный наконечник 15 которой под­вижен и касается детали в сечении III—III, а измерительный на­конечник 9, касающийся детали в сечении II—II, неподвижен.

Рисунок 8 - Метрологическая схема механизи­рованного светосигнального приспособления для многодиапазонной сортировки плунжеров топ­ливных насосов

Электроконтактный двухпредельный датчик 14 служит для кон­троля конусности на участках //—//, ///—///, а электроконтактный многодиапазонный датчик 12 — для сор­тировки плунжеров по диаметру в сечении //—//. Контроль конус­ности на участках /—/, //—// осуществляется с помощью само­устанавливающегося устройства 5, два базовых ножевых наконечника 4 которого прижимаются к поверхности плунжера. Верхняя рамка 6 своим наконечником 8, жестко скрепленным с ней, опирается на по­верхность детали около сечения //—//, а подвижным наконечником 7 — в сечении /—/. Датчик // опирается на звено 10 и служит для контроля конусности на участках /—/, //—//.

В зависимости от результатов контроля зажигается сигнал над соответствующей ячейкой приемника, который содержит 53 ячейки. Сигнал указывает контролеру, куда уложить проверенную деталь, и продолжает гореть до нового цикла.