CZ285267B6

CZ285267B6 - Zařízení k meridionálnímu snímání kulových povrchů

Info

Publication number: CZ285267B6
Application number: CZ942993A
Authority: CZ
Inventors: Rainer Schlenk; Bernd Wustmann
Original assignee: Forschungszentrum Rossendorf E. V.
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1999-06-16
Also published as: EP0656523A3; CZ299394A3; DE59406487D1; EP0656523A2; EP0656523B1; ES2119948T3; DE4341198A1

Abstract

Snímaná koule (K) je poháněna třecím stykem s hnacím válečkem (Z) a je udržována v podélném směru tohoto hnacího válečku (Z) dvěma dorazy (A) a v příčném směru dvěma řídícími válečky (R). Zařízení je dále opatřeno zdrojem rotačního pohybu kolmým na osu otáčení hnacího válečku (Z). Otočné řídící válečky (R) jsou umístěny symetricky ke spojnici středu koule (K) a osy hnacího válečku (Z) pod úhlem (.alfa.), který je větší než 0.sup.o.n. a menší než 90.sup.o.n.. Přitom alespoň jeden řídící váleček (R) má mechanickou vazbu s hnacím válečkem (Z) a je uložen otočně kolem řídící osy s aplitudou úhlu (.beta.), který je větší než 0.sup.o.n. a menší než 10.sup.o.n. až 20.sup.o.n..ŕ

Description

Zařízení k meridionálnímu snímání kulových povrchů (57) Anotace:

Snímaná koule (K) je poháněna třecím stykem s hnacím válečkem (Z) a je udržována v podélném směru tohoto hnacího válečku (Z) dvěma dorazy (A) a v příčném směru dvěma řídicími válečky (R). Zařízení je dále opatřeno zdrojem rotačního pohybu kolmým na osu otáčení hnacího válečku (Z). Otočné řídicí válečky (R) jsou umístěny symetricky ke spojnici středu koule (K) a osy hnacího válečku (Z) pod úhlem («), který je větší než 0° a menší než 90°. Přitom alespoň jeden řídicí váleček (R) má mechanickou vazbu s hnacím válečkem (Z) a je uložen otočně kolem řídicí osy s amplitudou úhlu (β), který je větší než 0° a menší než 20°

Zařízení k meridionálnímu snímání kulových povrchů

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k průběžnému snímání technologických změn, jako jsou rýhy, popisy, záznamy na kulových plochách meridionálním otočným pohybem koule při pevném uspořádání snímací hlavy, senzoru apod. Odpovídající úkoly existují například v oboru zkušební techniky ke kontrole kvality ocelových koulí například trhlin, vad povrchu a geometrie a podobně při povrchovém kalení okrajových zón speciálních koulí laserem nebo při vypalování informačních nosičů do kulových povrchů.

Dosavadní stav techniky

ZCS-PS 123 081 je známé zařízení, u kterého je snímaná koule vedena řídicím válcem a opěrným válcem, a je neustále poháněna třecím válcem, přičemž se osa rotace od otáčky k otáčce koule, vztaženo k provedenému označení na povrchu kužele, nepatrně mění vlivem řídicího válce - tak zvaný meridionální otočný pohyb koule, takže se celá plocha koule pohybuje kolem pevného bodu, ve kterém je umístěn například senzor. Přitom má rozhodující význam specificky přizpůsobená geometrie řídicího válce. Tato geometrie je tvořena dvěma protilehlými, pevně mezi sebou spojenými kuželi, jejichž úhel kužele se sinusovitě mění a přitom se symetricky pohybuje kolem hodnoty 45°, přičemž oběh kuželového pláště odpovídá sinusové periodě. Koule jsou přitom při dodržení definovaných úhlových poměrů pružně sevřeny mezi třecí válec, opěrný válec a řídicí válec a třením nuceny k rotaci.

Tento řídicí válec představuje komplikovanou přesnou součást s extrémními požadavky na zhotovení. Jeho zhotovení je velmi nákladné. Přesto je tento řídicí válec vysloveně opotřebovávaná součást, poněvadž současně vedle valivého tření na ni působí také kluzné tření, což samo vede při použití tvrdých kovů k brzkému opotřebení a tím k chybám při snímání a skutečně rychle k úplnému výpadku. Životnost činí maximálně 200 hodin.

Geometrické podmínky na obvodu k uchycení a vedení koule poskytují obtížný přístup k povrchu koule, takže existuje omezení vzhledem k počtu senzorů. Tyto senzory se musí kromě jiného při výměně koule otočit na stranu, což ztěžuje průběh větších množství koulí v časové jednotce.

V US-PS 5 223 793 se uvádí všeobecný přehled řady principiálních možností vytvoření požadovaného meridionálního pohybu a rovněž se vyvozují jednotné matematicko-fyzikální souvislosti mezi zavedením pohybu a trajektorií na povrchu koule. Tak se ukazuje, že jestliže nevzniknou ideální podmínky, více nebo méně velké oblasti povrchu koule nejsou snímány.

Všem v US patentovém spise uvedeným variantám je společné, že všechny kuželové nebo válcové válečky účastnící se na pohybu mají v prostoru pevné směry os a požadovaný meridionální pohyb koule nastává variací rychlosti rotace těchto válečků elektronickým řízením. Přitom vznikají velmi vysoké náklady na elektroniku a software. Množství pohybů rotačního a translačního typu, které se musí sladit s velkou přesností, přináší nebezpečí, že se nepřesnosti v řízení, případně v mechanice sečtou do velkých chyb, které nakonec přináší otázku hodnověrnosti takovýchto uspořádání pro velké série, případně nasazení robustního provedení. Kromě toho je potřebné množství přesných součástí, jako jsou ložiska a lineární jednotky, které jsou příčinou vysokých výrobních nákladů.

- 1 CZ 285267 B6

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je zajistit meridionální pohyb koule zařízením zabraňujícím uvedeným nevýhodám novým uspořádáním vazebních vztahů při meridionálním pohybu.

Tento úkol se vyřeší zařízením uvedeným v patentových nárocích.

Zařízení podle vynálezu vychází ze základu nového řízení koule bez vysoce přesných komplikovaných součástí. Je pouze potřebné vyrobit hnací váleček se stejným průměrem jako 10 koule, dovolená odchylka je cca 0,1 %. Toto nepředstavuje žádné těžkosti a umožňuje značné cenové výhody.

Poněvadž řízení koule podle vynálezu vyžaduje mezi povrchem koule a hnacím válečkem a rovněž řídicím válcovým válečkem čistě valivé tření, zmenšuje se dále otěr. Další výhoda nového 15 zařízení spočívá v možnosti relativně jednoduše automatizovat výměnu koule. Přitom je zvláště příznivé, že senzory mohou zůstat na svém místě a ve své poloze. Geometricky příznivé provedení dovoluje přitom dokonce k vyšetření různých hodnot povrchu vyšetřeného koule současné umístění více senzorů.

Šířku rozteče a tím hustotu snímání lze měnit vhodným pákovým uspořádáním, například délkou páky proměnnou nastavitelným kloubovým bodem. Toto umožňuje jednoduché přizpůsobení zařízení podle vynálezu změněnému zadání úkolu. Řídicím válečkem podle CS patentového spisu nejsou možné varianty snímání. Na základě funkčního oddělení přidržování koule a řídící mechaniky je zvláště také možná minimalizace mechaniky, přičemž se mohou zkoušet koule 25 s průměrem pod 3 mm. Toto je podpořeno tím, že větší oblasti povrchu koule nejsou pokryty součástmi a tím se také pro relativně velké senzory podstatně zlepšuje přístupnost.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je v následujícím blíže objasněn na příkladu provedení. Na ktomu příslušným výkresech znázorňuje:

obr. 1 a obr. 2 přední, respektive boční pohled na zařízení podle vynálezu, obr. 3 schéma meridionálního snímání kulového povrchu, obr. 4 varianta provedení s možností automatizované výměny koule.

Příklady provedení vynálezu

Na hnacím válečku Z rotujícím kolem své střední osy, s průměrem D se nalézá v třecím styku otáčející se koule K, která je v podélném směru přidržována dvěma dorazy A v podobě například 45 válcového čepu nebo koule. Na povrch koule tlačí symetricky ke spojnici středu koule s osou hnacího válečku Z dva řídicí válečky R pod úhlem a, čímž se zabraňuje vybočení koule v její rovině kolmé k ose hnacího válečku Z. Přítlaková síla se vytváří například pružinou F, tíhou nebo tlakem kapaliny, případně plynu. Osy těchto řídicích válečků R, v tomto příkladě představované kuličkovým ložiskem, jsou uloženy ve vidlici G, kterou lze pohybovat kolem 50 řídicích os al. a2. Kolem jedné nebo obou řídicích os al, a2 nastává jako řídicí pohyb symetrický kyvadlový pohyb s amplitudou úhlu β 0° < β < p_max, p_max je cca 10° až 20° přesně synchronizovaný s otáčením koule. Jestliže se řídí oběma válečky R. pak nastává řídící pohyb navzájem v protifázi, tedy s fázovým posunutím o 180°. Vstupní vazba řídícího pohybu na řídicí

-2 CZ 285267 B6 válečky R se provádí například pákami H s druhou amplitudou úhlu τ na prodloužených osách těchto válečků R, přičemž páka H se uvede do pohybu například excentry El, E2, tvořenými excentricky uloženým kuličkovým ložiskem s pevným vnějším kroužkem, nebo vačkou na ose hnacího válečku Z. Snímání pohybu excentru nebo vačky nastává například stavěcími šrouby S, 5 přičemž zpětné vedení páky H se může provést pružinou s patou opírající se o pevnou základovou desku nebo tahovou pružinou, která je umístěna mezi páky H nebo mezi prodloužené osy řídicích válečků R. Jestliže se mají řídit oba válečky R, což je přednostní pro nerušený a přesný průběh pohybu, musí se zajistit shora popsaná kinematika, podle které jsou excentry El, E2 umístěny přesazené o 180° a pokud možno se stejnou amplitudou a páky jsou rovněž stejně ío dlouhé. Průměr hnacího válečku Z a koule K musí být v každém případě stejně velký a tím se volí převodové poměty třením rovné jedné. Každá odchylka od tohoto převodového poměru vede k chybám v nákresu trajektorie takovým způsobem, že se v oblasti křížení drah části ploch jeví jako nepopsané, případně nesnímané, které vypadají větší než je dovoleno. Dovolená míra k tomuto účelu může být existující šířka dráhy. Jak znázorňuje obr. 3, šířka s dráhy je stanovena 15 jako maximální vzdálenost mezi dvěma sousedními dráhami. Tuto šířku s dráhy stanoví amplituda úhlu β.

Zachycení kvalitativních znaků na celém povrchu koule K se provede tím, že se provede senzorem vířivých proudů prověření trhlin a optickým senzorem snímání povrchu, přičemž šířka 20 s dráhy meridionálního pohybu se nastaví menší než menší ze šířek zachycení senzorem.

Na obr. 3 je znázorněna varianta provedení vynálezu, která připadá do úvahy v automatizovaném výrobním, případně zkušebním systému. Přitom dorazy A potřebné pro přidržování koulí K tvoří koule K stejné velikosti uložené v technologickém procesu před, případně za snímanou koulí K. 25 Výměna koulí K nastává cyklickým přisouváním dalších nových koulí K, pomocí například zdvihu pístu z přívodního žlábku do měřící polohy podél rovnoběžky s osou válce pohonu. Vzhledem k tomu jsou potřebné již změřené koule K jako dorazy A pro následující proměřované koule K, které následně na to slouží jako druhý doraz A, takže je možná automatizace výměny koulí K. Koule K se vedou při sunutí podél osy válečku Z ve vhodných kulisách, případně 30 ohraničeních, takže popsaný průběh pohybu se uskutečňuje nuceně.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Zařízení k meridionálními snímání kulových povrchů, u kterého je snímaná koule poháněna třecím stykem s rotujícím hnacím válečkem a je udržována v podélném směru tohoto hnacího

40 válečku dvěma dorazy a v příčném směru dvěma řídicími válečky, a je opatřeno zdrojem rotačního pohybu kolmým na osu otáčení hnacího válečku, vyznačující se tím, že otočné řídicí válečky (R) jsou umístěny symetricky ke spojnici středu koule (K) a osy hnacího válečku (Z) pod úhlem (a), kteiý je větší než 0° a menší než 90°, přičemž alespoň jeden řídicí váleček (R) má mechanickou vazbu s hnacím válečkem (Z) a je uložen otočně kolem řídicí osy a 45 amplitudou úhlu (β), který je větší než 0° a menší než 20°.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že oba řídicí válečky (R) jsou uloženy v protifázi se vzájemným fázovým posunutím 180°.

50

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že mechanická vazba je vytvořena pákou (H), která je uložena otočně na prodloužené řídící ose (al, a2) s amplitudou úhlu (τ), který je větší než 0° a menší než 30°.

-3 CZ 285267 B6

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že řídicí váleček (R) je přitlačován přitlačovacím prostředkem (F) na povrch koule (K).

5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že doraz (A) je tvořen předchozími 5 a následujícími koulemi (K) stejné velikosti.

2 výkresy

-4CZ 285267 B6