Измерительные устройства

Наиболее важными и ответственными элементами контрольных приспособлений являются измерительные устройства.

Измеритель, как устройство, непосредственно осуществляющее проверку, в значительной степени определяет точность работы всего контрольного приспособления.

Современная измерительная техника располагает большой и разнообразной номенклатурой совершенных измерительных устройств. Все многообразие измерительных устройств, применяе­мых в конструкциях контрольных приспособлений, можно разде­лить на три основные группы: бесшкальные (не отсчетные), шкаль-ные (отсчетные) и комбинированные.

Бесшкальные измерители (различные шаблоны, щупы, глубино­меры, электроконтактные датчики и др.) лишь ограничивают пре­дельные величины проверяемых элементов, не давая возможности определять их числовые значения. Это исключает их применение при проверке правильности наладки технологических процессов, при статистическом контроле и в других подобных случаях.

Бесшкальные измерители широко применяются в приспособле­ниях для контроля отливок и поковок, а также в приспособлениях для приемочного контроля обработанных деталей при отсутствии необходимости установления действительных значений проверяе­мых параметров.

Шкальные измерители обладают отсчетной шкалой (индикато ры часового типа, рычажно-зубчатые измерительные головки, мик рокаторы и др.), позволяя определять действительные числовые значения проверяемых параметров. Шкальные измерители являют­ся обязательными в приспособлениях для проверки правильности наладки производственных операций и состояния технологических процессов, в приспособлениях для/статистического контроля, при сортировке деталей на размерные группы. Такие измерители при­меняются в приспособлениях для контроля деталей в процессе обработки, работающих без автоматического воздействия на ор­ганы управления станком.

Комбинированные измерители (электроконтактные датчики с отсчетными шкалами, пневмо-электроконтактные датчики и др.), являющиеся как бы шкальными датчиками, имеют исключительно широкие перспективы применения в конструкциях контрольных приспособлений. Их значение особенно возрастает при автоматиза­ции приемочного контроля, а также при автоматическом контроле деталей в процессе обработки. В подобных случаях применение ком­бинированных измерителей резко упрощает наладку и эксплуата цию контрольных автоматов, на которые они установлены.

При сравнительном анализе измерительных устройств должны сопоставляться их основные метрологические показатели:

а) цена деления шкалы — значение измеряемой величины, со-'ответствующее одному делению шкалы;

б) интервал деления — расстояние между серединами двух со­седних штрихов шкалы;

в) чувствительность (передаточное отношение) —отношение ли­нейного или углового перемещения указателя к изменению прове­ряемой величины, вызвавшему это перемещение; * г) предел измерения — наибольшая и наименьшая величины, которые могут быть определены с помощью данного измерительного устройства;

д) порог чувствительности — наименьшее изменение значения измеряемой величины, способное вызвать малейшие изменения по­казаний измерительного устройства;

е) погрешность показаний —- разность между показанием изме­
рительного устройства и действительным значением проверяемой
величины; „

ж) вариация показаний — наибольшая разность между отдель­ными повторными показаниями измерительного устройства при многократной проверке одной и той же величины в неизменных внешних условиях.

В пределах основных приведенных выше групп измерительные устройства подразделяются и должны рассматриваться по способу осуществления передаточного отношения для превращения незна­чительных перемещений измерительных наконечников в более круп­ные перемещения указателя измерительного устройства.

Способы осуществления передаточных отношений могут быть самыми различными: клин, механический рычаг, зубчатая переда­ча, оптический рычаг, комбинированные передачи (рычажно-зубча-тые, оптико-механические и др.), передачи с помощью плоских и скрученных пружин, электрические (контактные, индуктивные и др.), пневматические.

Основные требования, выдвигаемые для измерительных устройств контрольных приспособлений, сводятся к получению вы­соких и устойчивых передаточных отношений при простоте, удобстве пользования и дешевизне самого измерительного устройства.

Бесшкальные измерительные устройства

Номенклатура бесшкальных измерительных устройств, приме­няемых в конструкциях контрольных приспособлений, весьма мно­гочисленна и разнообразна.

При сравнительно грубых допусках на проверяемые детали {4-й класс точности и выше) находят применение контрольные при­способления с установленными на них предельными калибрами — скобами, пробками, пластинами и щупами.

Для проверки криволинейных контуров деталей после холодной штамповки из листа, гнутых из труб и т. п. используют приспособ­ления с контурными шаблонами. В зависимости от форм проверяе­мых деталей шаблоны могут быть плоскостными или объемными. ' В зависимости от габаритов проверяемых деталей они могут быть цельными или составными из ряда пластин, планок и штифтов, установленных на плите приспособления. Для изготовления этих шаблонов, особенно составных, и их проверки к ним должны пре­дусматриваться контршаблоны, в качестве которых могут исполь­зоваться образцовые детали, проверенные и паспортизованные в измерительной лаборатории.

В приспособлениях для проверки отливок и поковок весьма ча­сто применяются профильные шаблоны для проверки припусков на обработку по наружным и внутренним поверхностям, а также расположения отдельных поверхностей относительно базовых.

Недостаток профильных шаблонов заключается в том, что с их помощью возможно определить лишь годность детали, не давая по­нятия о величине возможных отклонений проверяемых размеров.

В приспособлениях для контроля припусков на механическую обработку и коробление заготовок широко применяются ступен­чатые глубиномеры (фиг. 18, а) простой конструкции.

В гильзе / перемещается измерительный стержень 2, сфериче­ский конец которого соприкасается с проверяемой поверхностью детали. Ограничительный штифт 3 предохраняет стержень от по­ворота и ограничивает его продольные перемещения.

Фиг. 18. Бесшкальные измерители для контроля заготовок.

' Пружина 4 обеспечивает необходимое измерительное усилие.

На верхнем торце гильзы / прошлифована ступенька, размер а которой соответствует величине проверяемого отклонения.

По положению верхнего плоского торца стержня 2 относитель­но ступеньки а производится суждение о годности проверяемой детали.

Оценка результата измерения по глубиномеру производится кон­тролером на глаз. Совпадение торца измерительного стержня с предельными площадками допусковой ступеньки дополнительно оценивается на ощупь пальцем или ногтем.

Глубиномером обеспечивается точность измерения 0,5 мм, а при.известном навыке контролера и до 0,2 мм. Для точностей, необхо­димых при контроле заготовок, этого совершенно достаточно.

Кроме того, важным достоинством глубиномеров является ис­ключительная их простота в изготовлении и эксплуатации. Все это сделало глубиномеры основными измерителями, применяемыми в конструкциях контрольных приспособлений для заготовок.

Для контроля отклонения от заданного припуска на механиче­скую обработку по отверстию заготовки применяют шаблон-отвер­стие (фиг. 18, б), а по наружной цилиндрической поверхности заго­товки— шаблон в виде диска (фиг. 18, в).

При необходимости одновременного контроля правильности при­пусков по отверстию и наружной цилиндрической поверхности заго­товки оба приведенных шаблона могут быть совмещены в одном шаблоне-кольце.

Диаметры всех подобных шаблонов должны рассчитываться в зависимости от соответствующего размера заготовки и допуска, установленного ее чертежом на величину припуска на обработку:

где D. — диаметр шаблона-отверстия;

ш

^в —диаметр шаблона-диска;

ёд — наименьший диаметр отверстия заготовки;
id_B — наибольший диаметр наружной цилиндрической поверх-
| ности заготовки;

i Д_Л —наибольший припуск на обработку отверстия заготовки,
(на сторону); - >
Д_в —наибольший припуск на обработку наружной цилиндри­
ческой поверхности заготовки (на сторону).
В конструкциях контрольных приспособлений и контрольно-сор­
тировочных автоматов получили весьма широкое применение
электроконтактные датчики.

Назначением электроконтактных датчиков является преобразо­вание линейных отклонений, воспринятых от проверяемых деталей, в электрические импульсы, управляющие световыми сигналами контрольных приспособлений или исполнительными механизмами приспособлений для контроля деталей в процессе их обработки и контрольно-сортировочных автоматов.

Электроконтактные датчики осуществляют сортировку на труп-' пы, количество которых на единицу превышает число контактов датчика.

Так как в обычных производственных условиях наиболее часто встречается необходимость распределения проверенных деталей на три группы — годные, брак по переходу измеряемого размера за верхний предел допуска и брак по переходу за нижний предел до­пуска, то наиболее употребительными являются двухконтактные датчики.

В зависимости от передаточного отношения между измеритель­ным стержнем и контактом различают датчики безрычажные (с пе­редаточным отношением 1: 1) и рычажные с увеличивающим ры­чагом.

В безрычажных датчиках вся величина погрешности, вызывае­мая работой контактов и их регулированием, входит в погрешность измерения, что снижает их точность.

В рычажных датчиках все подобные погрешности уменьшаются пропорционально передаточному отношению. Погрешности пере­даточного рычага могут значительно снижаться подвеской его на плоских пружинах.

На фиг. 19 приведена конструкция простей­шего безрычажного электроконтактного датчика. Устройство и принцип действия его очень просты и не требуют описания.

Существует множество разновидностей ры­чажных датчиков, различающихся между собой по передаточному отношению измерительного ры­чага, способу его подвески, числу контактов и методу их настройки и т. п.

Типы датчиков и технические требования, ко­
торым они должны удовлетворять, установлены
ГОСТ 3899-58. Согласно стандарту различаются
электроконтактные датчики: предельные, предна­
значенные для контроля предельных размеров
деталей, и амплитудные — для контроля откло­
нений формы и расположения поверхностей де­
талей, j

Фиг. 19. Безры­чажный электро-контактиый дат­чик.

Известен двухконтактный датчик завода «Ка­либр» (фиг. 20) с присоединительными размера­ми гильзы и ушка такими же, как ь индикаторах часового типа. Дальнейший выпуск этих датчи­ков в настоящее время прекращен, и завод «Ка­либр» организовал выпуск новых датчиков: пре­дельного (БВ-779у) и амплитудного (БВ-634у).. Характерной особенностью этих датчиков, конструкции которых рассматриваются ниже среди комбинированных измерительных устройств, является возможность установки на них обычных инди­каторов часового типа или других шкальных измерителей. Вместе с тем, датчики завода «Калибр» старой.конструкции, показанной на фиг. 20, еще широко применяются многими машиностроительными предприятиями.

Пятиконтактный датчик НИЗЛ (типа 2И-18) изображен на фиг. 21. Датчик состоит из корпуса /, измерительного стержня 2 с колодкой 3, четырех контактных рычагов 4 и пяти электрических контактов 5. Перемещение измерительного стержня 2 через ко­лодку 3 вызывает поворот контактных рычагов 4 с замыканием од­ного из контактов 5. Регулирование положения электрических кон­тактов осуществляется микрометрическими винтами с лим­бами 6.

Датчик предназначен для сортировки деталей на шесть групп; его предел измерения равен 0—0,3 мм; измерительное усилие состав­ляет 500—700 Г при погрешности измерения ±0,2 мк.

Фиг. 20. Двухконтактный датчик завода «Калибр». Флг. 21. Пятиконтактный датчик (типа 2И-18).

'' Датчик И-29, также конструкции НИЭЛ, дает возможность сортировки деталей через 2 мк на 50 и более групп.

Следует отметить, что среди всех видов датчиков, применяемых при автоматическом контроле, наиболее надежными и универсаль­ными являются электроконтактные датчики. Путем несложных ком­бинаций с электронными лампами и электромагнитными реле они осуществляют самые разнообразные операции автоматического контроля с производительностью до 3000 деталей в час и более.

Электрические схемы включения электроконтактных датчиков также весьма разнообразны, но все они, как правило, сводятся к схемам с силовым контактом или к схемам с сеточным контактом

В схемах силового контакта (фиг. 22, а и б) контакты датчика включаются непосредственно в цепь сигнальной лампочки, реле и электромагнита. В простейшей схеме с силовым контактом (фиг. 22, а) в качестве сигнальных Применяются лампы накалива­ния или неоновые лампы. При выходе проверяемой детали за пре­делы поля допуска замыкается один из контактов датчика и вклю­чается соответствующая сигнальная лампа брака. При нахожде­нии детали в пределах поля допуска, когда не замыкается ни один из контактов датчика, обе сигнальные лампы не горят. Это являет­ся недостатком данной схемы, так как при неисправности самой схемы или одной из сигнальных ламп брак может быть принят как годная продукция.

Указанный недостаток устранен йо второй схеме силового кон­такта (фиг. 22, б). Данная схема, основанная на применении трех лампочек, представляет собой мост Уитстона. В одно из плеч мо­ста через контакты датчика включены лампы, сигнализирующие о наличии брака (по верхнему или нижнему пределам допуска); в диагональ включена лампа, которая горит при годных деталях Сопротивления этой (схемы рассчитываются так, чтобы при замы­кании одного из контактов датчика напряжение по диагонали бы­ло недостаточным для зажигания включенной в нее лампы. При размыкании обоих контактов датчика нарушается равновесие мо­ста и загорается лампа в диагонали.

Общим недостатком любой схемы силового контакта являются погрешности, вызываемые подгоранием контактов вследствие ис­крения. Схема сеточного контакта, основанная на применении электронных ламп, лишена этого недостатка.

Принцип действия сеточного контакта состоит в следующем. При размыкании контакта датчика на сетку соответствующей элект­ронной лампы поступает отрицательный потенциал и она запи­рается. При замыкании контакта лампа отпирается, включается соответствующее реле и через его контакт — сигнальная лампа. При этом через контакты датчика ток не протекает, что исключает их подгорание.

Пример схемы с сеточным контактом приведен на фиг. 22, в. Переключателем В напряжение подаемся на первичную обмотку трансформатора Т. При отсутствии проверяемой детали на приборе рычаг датчика КД отклонится влево и замкнет левый контакт. На

первую сетку лампы Л1 (двойной период) подается нулевой по­тенциал, лампа отпирается и срабатывает анодное реле API. Его контакты замыкаются и включают сигнальную лампу СЛ2 (брак по минимуму). Если проверяемый размер детали меньше нижнего предела допуска, рычаг датчика КД остается замкнутым с левым контактом и продолжает гореть сигнальная лампа СЛ2.

Фиг 22. Электрические схемы включения электроконтактных датчиков

При детали размером больше верхнего предела допуска рычаг датчика КД отклоняется вправо и замыкается с правым контак­том. Тогда на вторую сетку лампы Л1 подается нулевой потенциал и срабатывает анодное реле АР2. Его контакты замыкаются, вклю­чая сигнальную лампу СЛЗ (брак по максимуму).

Бели проверяемый размер детали находится в пределах поля допуска, рычаг датчика КД устанавливается между правым и ле­вым контактами. На сетку лампы Л1 подается отрицательный поТенциал, лампа запирается, аноднне реле API и АР2 не включа­йся. Через их нормально закрытые контакты включается сигналь­ная лампа СЛ1 (годная деталь).

Конденсаторы С1 и С2 служат для устранения вибраций реле. 'В (схему введены два сеточных сопротивления /?j и /?2 и плавкий ^предохранитель ПП.

В зависимости от требований условий работы датчик может

управлять не только включением световых сигналов, но и работой различных механизмов (для оста­нова станка, автоматической сор­тировки деталей и :. п.);

Дата добавления: 2015-12-07