LT4763B - Matavimo modulis - Google Patents

Description

Išradimas priklauso matavimo technikos sričiai ir yra skirtas mašinų detalių geometrinių parametrų matavimui. Jis gali būti skiriamas prie pramoninių robotų, kurie turi linijinių ir kampų poslinkio keitiklius ir pavaras.

Išradimo esmę sudaro tai, kad matavimo įrenginys (fig.1) turintis judamas dalis: korpusą, karietėlę, judamai sujungtą su korpusu, o joje judamai esantį kronšteiną, pavaras, judesių matavimo linijinius ir kampo keitiklius, matavimo galvutę su liestuku, o įrenginio korpusas yra sujungtas su kampo keitikliu ir dviejų koordinačių poslinkio matavimo keitikliu, kurio viena dalis yra pritvirtinta įrenginio korpuse, o kita dalis kronšteine, (renginys įgalina matuoti detales ir gaminius pagal vektorinę matmenų ir tolerancijų sistemą.

1. Technikos sritis, kuriai skiriamas išradimas.

Išradimas priklauso matavimo technikos ir technologijos sričiai. Konkrečiau, išradimas priklauso mašinų detalių geometrinių parametrų matavimui. Žinomi matavimo įrenginiai, skirti mašinų ir įrenginių detalių matmenų kontrolei - universalūs matavimo mikroskopai, dviejų ir trijų koordinačių matavimo prietaisai ir mašinos.

Siūlomas įrenginys gali būti skiriamas ir prie pramoninių robotų srities, kurie turi savo kinematinėje grandinėje linijinių bei kampų poslinkio keitiklius ir atitinkamas pavaras. Pramoniniai robotai (PR) turi kiekvienoje kinematinės poros grandyje keitiklius viena kitos atžvilgiu. PR konstrukcija yra sudėtinga dėl tos pačios priežasties, kad kiekvienoje grandyje yra įmontuoti poslinkio keitikliai, skirti jų judesių matavimui ir valdymui. Artimiausiu siūlomo įrenginio analogu yra koordinatinės matavimo mašinos (KMM).

2. Technikos lygis

KMM klasifikacija. jų konstrukcija, komponavimas, valdymas ir naudojamos koordinačių bei matavimo sistemos yra aprašuos knygoje: ”Koop4HHaTHbie H3MepiiTejtbHbie 15 MauniHbi u it\ npiiMenenue' A. Tarmine. A. KacnapaHTiic, M. MonecTOB u ąp. - M. MauiiiHocTpoenue. 1988. psl. 15 - 57. bei: Figliola Richard S., Beasley Donald E.. Theory and design for meclianicui measurements. 1991. p.p. 355 - 364, straipsnyje: H J Pahk, M Burdekin and G \ l’eggs. Development of virtual coordinate measuring machines incorporating probe errors /.' Proc Instn Mech Engrs Vol 212 Pati b, p.p. 533... 545. 20 Nurodytoje literatūroje aprašytos KMM. turinčios stačiakampę koordinačių sistemą ir informacines - matavimo sistemas, sumontuotas kiekvienoje koordinačių ašyje. Plačiausiai yra paplitusi tiltine arba konsolinė KMM montavimo schemos. Šios KMM kiekvienoje iš koordinačių turi judančia-, dalis, sujungtas su poslinkio keitikliais ir pavaromis. Dėl to kiekvienoje koordinatėje turi būti labai tiksliai padalyti baziniai paviršiai, prie kurių tvirtinamos poslinkių keitiklių dalys, kiekviena keitiklių dalis turi būti labai kruopščiai justuojama pagal KMM dalių judesio trajektorijas. Visa tai daro KMM konstrukciją sudėtinga gaminti, derinti, me t to 11 > g i š kai kalibruoti, tai ekonomiškai yra brangu ir reikalauja daug darbo ir labai didele?, k\aliiika^ųos specialistų.

- LT 4763 B

Stačiakampė koordinačių sistema, plačiausiai naudojama KMM konstrukcijoje, yra 30 nepatogi naudojant vektorinę matmenų ir tolerancijų sistemą (VMTS). VMTS šiuo metu įgauna vis didesnį pritaikymą, nes Įgalina patogiau ir efektyviau užduoti konstrukcijos brėžiniuose matmenis, o pagaminus taip pat mažesniu operacijų skaičiumi juos išmatuoti. VMTS ypatybes ir pranašumai yra nurodyti straipsnyje: S. Bialos et ai. Vectorial dimensioning and tolerancing - challenge for designer or dead end // XIV IMECO World

Congress. Proeeedings. Vol. VIII, p. S2 ... 87.

3. Išradimu esmė.

Siūlomo išradimo esmė yra tai. kad trijų matavimo įrenginio dalių poslinkių keitikliai yra sumontuoti viename iš šio įrenginio korpusų.

Siūlomo išradimo esmę sudaro tai, kad matavimo įrenginys, turintis judamas dalis:

korpusą,, karietėlę. judamai sujungtą su korpusu, o joje judamai esantį kronšteiną, pavaras, judesių matavimo linijinius ir kampo keitiklius, matavimo galvutę su liestuku, skiriasi tuo. kad įrenginio korpusas via sujungtas su kampo keitikliu ir dviejų koordinačių poslinkio matavimo keitikliu, kurio viena dalis yra pritvirtinta įrenginio korpuse, o kita dalis kronšteine.

3.1. Išradimo esmę atskleidžiantys duomenys.

Techninis rezultatas, kuris gali būti gautas įdiegus išradimą yra tai, kad dviejų koordinačių matavimo keitiklis, sumontuotas prie pasukamo korpuso. įgalina matuoti detales ir gaminius pagal VMTS. žymiai supaprastindamas šiuos matavimus, kurie gali būti atlikti ir stačiakampių koordinačių sistemos KMM pagalba, tačiau pastaruoju atveju jų programinė skaičiavimo įranga turi būti žymiai sudėtingesnė. Siūlomo techninio sprendimo dėka matavimo Įrengiu v > tampa paprastesnes konstrukcijos. Kronšteinas juda karietėlėje praktiškai be poslinkio keitiklio, t. y. tik su viena jo dalimi - skale. Prie kronšteino pritvirtintas matavimo antgalis rankinio kontaktinio matavimo atveju gali būti ne sensorinis, tokiu atveju, kronšteino judesio metu jis nebus susietas jokiais laidais arba elektros įtaisais su kitomis modulio dalimis. Yertikalau.s komponav imo atveju - tvirtinant matavimo įrenginį viršutinėje korpuso dalyje, juo galima pamatuoti visą kiaurymių perimetrą arba nuokrvpas nuo apskritumo, matuoti kreivalinijiių paviršių nepertraukiant jį sekant. Tokių matavimų neįmanoma atlikti kitomm. turinčiomis stačiakampes koordinačių sistemas KMM.

4. Brėžinių figūrų aprašymas.

nn iVlaiav imu įienuiuv > via pav utizuiiutas oiczmiuuau ne. i, 2, j n 4. i ia. i via patud»tao bendras įrenginio vaizdas iš priekio, fig. 2 parodytas modulio korpusas iš priekio ir dviejų ³ LT 4763 B koordinačių keitiklis iš priekio pagal fig.l, fig. 3 parodytas įrenginio vaizdas pjūvyje A-A, fig.

parodytas dviejų koordinačių keitiklis pjūvyje pagal B-B (fig. 2), fig. 5 parodytas modulis matuojant detalę, lig. 6 a, b ir c parodytos struktūrinės galimo modulio komponavimo schemos.

Fia. 1 paroduos dalys: 1 - stovas. 2 - korpusas, 3 - karietėlė, 4 - kronšteinas, 5 šarnyras, 6 - matavimo galvute. 7 - liestukas. S. 9 - dviejų koordinačių poslinkio matavimo keitiklis. 10 - kampo keitiklis. 11. 12. 13 - pavaros, 14 - krumpliaračio - krumpliastiebio pavara. 15 - slieko - sliekračio pavara. 16 - grandinės pavara, 17 - guoliai, IS - pavarų valdymo blokas. 19 - skaičiavimo - valdymo blokas.

Fig. 2 parodyta modulio korpusas iš priekio (pagal fig.l) be karietėlės. Siame brėžinyje ir kitur tos pačios detales yra žymimos tais pačiais numeriais, 20 - dviejų koordinačių keitiklio indikatorinė galvutė. 21 - indikatorinėje galvutėje įmontuoti šviestuvai ir fotoelementai. Fig. 3 ir 4 dalių žymėjimai yra tie patys, kaip ir fig. 1 ir 2.

5. Išradimo realizav imo aprašymas.

5.1. Bendroji dalis.

Matavimo modulyie korpusas 2 yra įtvirtuuas guoliuose 17, esančiuose stove 1. Korpusas 2 yra sujungtas su kampo keitikliu 10. o korpuso išilginės ašies kryptimi judamai uždėta karietėlė 3. kurios atžvilgiu judamai yra įmontuotas kronšteinas 4. Korpuso ašies

SO kryptimi kartu su karietėle 3 ir kronšteinu 4 juda dviejų koordinačių keitiklio indikatorinė galvutė 20 (lig. 5 ir 4). o keitiklio rastrinės skalės S ir 9 yra nejudamai pritvirtintos prie korpuso 2 ir kronšteino 4. Dv iejų koordinačių matavimo keitiklis gali būti keitiklis, veikiantis lazerinio iuterferometro principu arba. kaip yra pavaizduotas šiose schemose, dviejų koordinačių poslinkio keitiklis pagal SSRS autorinį liudijimą Nr.1010458, tarptautinė klasė

8*5 G01B 11 00. autoriai Y. Giniotis. R. Bansev ičius ir S. Barmaš, 19S3nt.. biul. Nr. 13.

Su korpusu 2 sujungti kampo keitiklis 10 ir dviejų koordinačių keitiklis 8, 9. 20 įgalina matavimo moduliu atlikti kampo posūkį, matuojam^ kampo keitikliu 10 ir du tiesialinijinius judesius stov o ašies ir jam statmena kryptimi, matuojamus vienu dviejų koordinačių keitikliu 8, 9, 20. Kronšteino gale esanti matavimo galvutė 6 su liestukais 7 gali siekti visus matuojamojo objekto paviršius taip pat. kaip ir bet kurioje KMM. tačiau šiuo atveju matavimo modulio kinematika vra paprastesnė, o galimybės matuoti VMTS ir apskritiminius paviršius pralenkia žinomų KMM metrologines galimybes. Tokiems tikslams įprastinės KMM naudoja papiidem-.į pa.'.ul'.a.mą s·¹·, ir/derktmą ant matavimo masinos staio. Matavimo ^aKmė 6 c» kronšteinu 4 yra sujungta šarnyru. Matavimo galvutė 6 gali būti tik mechaninis antgalis, skirtas matuoti kontaktiniu rankiniu būdu, arba sensorinė matavimo galvutė, duodanti signalą į skaičiavimo - valdymo bloką apie jos liestuko prisilietimą prie matuojamojo paviršiaus.

Matavimo modulis gali atlikti matavimo VMTS-je. kaip parodyta fig. 5, o jo komponavimas vertikalioje, horizontalioje ir viršutinėje padėtyse parodytas fig. 6 a, b ir c.

5.2. įrenginiu aprašymo duomenys.

Įrenginio - matavimo modulio - stove 1 (fig. 1) yra sumontuotas korpusas 2, jo kreipiančiosiose su ualimvbe judėti koordinatės Kryptimi uždėta karietėlė 3, o šios kreipiančiosiose horizontalios koordinatės kryptimi gali judėti kronšteinas 4. Prie kronšteino 4 galo pritvirtintas šarnyras 5. prie kurio pritvirtinta matavimo galvutė 6 su liestukais 7. Viena dviejų koordinačių keitiklio skalė S (fig. 2) yra pritvirtinta prie korpuso 2, o kita keitiklio dalis 9 - prie kronšteino 4. Korpusas 2 (fig. 1) yra sujungtas su kampo keitikliu 10, kuris pritvirtintas prie stovo 1. Prie stovo 1 pritvirtinta pavara 11, prie kronšteino 4 pritvirtinta pavara 12. o prie korpuso 2 pritvirtinta pavara 13. Pavara 12 sujungta su kronšteinu 4 per krumpliaračio - krumpliastiebio pavarą 14, pavara 11 sujungta su korpusu per slieko sliekračio pavarą 15. pavara 13 sujungta su karietėle 3 per grandinės pavarą 16. Korpusas 2 yra įmontuotas guoliuose 17. esančiuose stove 1. Pavarų valdymo bloko 18 išėjimai yra sujungti sli pavaromis Ii. 12 ir 13. o įėjimas su skanavimo - valdymo bloku 20. Juo gali būti mikroprocesorius, kompiuteris arba specializuotas komandų komutavimo įrenginys. Dviejų koordinačių keitiklio indikatorinė galvutė 20 yra įstatyta slvstamai korpuso 2 ir kronšteino 3 atžvilgiu ir apgaubia rastrines skales S ir 9. kurios judesio metu gali slysti galvutės 20 atžvilgiu. Indikatorinėje galv utėje 20 yra įtvirtinti fotoelementai 21, iš kurių informacija apie poslinki viena arba kita kryptimi vra perduodama į skaičiavimo valdymo bloką 19. Čia pavaizduotas dviejų koordinačių keitiklis vra keitiklis pagal V. Giniočio. R. Bansevičiaus ir S. Barmašo išradimą Dviejų koordinačių matavimo įrenginys”. SSRS aut. liudijimas Nr. 101045S. Tarpt. kl. sis'.. CiOIB 1 1 00. 1983. Išradimų biul. No 13.

Įrenginys velkiu tokiu būdu. Detalės matavimo metu pagal skaičiavimo - valdymo įrengimo 19 užduota piogramą pavaros 11. 12 ir 3 per kinematines grandis 14, 15, 16 atitinkamai suka korptną 2 bei tiesialinijiniu judesiu perslenka karietėle 3 ir kronšteiną 4. Pavara 11 pasuka korpusą per slieką ir sliekrati 15 (užtvirtintą prie korpuso). pavara 12 perstumia kronšteiną per krumpliaračio ir krumpliastiebio. pritvirtinto prie kronšteino 4, pavarą. Pavara 13 pentumia karietėle 3 per grandinę 16 ir žvaigždutę, kurių viena pritvirtinta i y o i n.i prie korpuso .U Mirieieię moa kori,tiso z Kreipiančiosiose ipaiodvia fig. 4) jo ašies kryptimi grįžtamai slenkamu judesiu. Karietėlės 3 kreipiančiosiose (parodyta fig.3) juda taip pat grįžtamai slenkamu judesiu kronšteinas 4. varomas pavara 12 perjos krumpliaratį, susikabinantį su krumpliastiebiu 14. pritvirtintu prie kronšteino 4. Tokiu būdu

130 juda visi matavimo modulio elementai, ir matavimo galvutė 6 gali liestukais 7 pasiekti bet kokį matuojamojo objekto tašką erdvėje. Matavimo galvutė 6 gali būti pasukama šarnyru 6 pagal norimą matavimo kryptį. Matavimo galvutė gali būti bet kuri iš žinomų tipų mechaninė kontaktinė be elektrinio išėjimo signalo, sensorinė, duodanti elektrinį signalą apie prisilietimą prie matuojamos detalės paviršiaus arba galvutė, dirbanti sekimo režimu. Bet

135 kuriuo atveju, galv utės sąlyčio su matuojamąja detale metu yra fiksuojamos detalės paviršiaus elementų koordinatės erdvėje (fig. 5). Šios koordinatės yra korpuso 2 pasukimo kampas φ, ir dvi stačiakampės koordinatės \. ir <ą. Skaičiavimo - valdymo bloke 19 jos yra perskaičiuojamos i norimas gabaritų, paviršių tarpusavio padėčių ir nuokrypų nuo jų reikšmes.

Šiuo matavimo mosduliu matuojant vektorinėje matmenų ir tolerancijų sistemoje (VMTS) šie

140 skaičiavimai yra minimalūs ir žymiai supaprastina programinę įrenginio dalį. Stačiakampėje koordinačių sistemoje veikiančios KMM tokių galimybių neturi, nes visi įvedami koordinačių taškai VMTS turi būti perskaičiuojami į polmę koordinačių sistemą. Žinomi matavimo įrenginiai taip pat neturi tokios struktūros, kaip siūlomas matavimo modulis, kuriame yra panaudoti tik du poslinkių keitikliai, t. y.. kampo keitiklis 10 ir dviejų koordinačių keitiklis (8,

145 9. 20. 21). kurių indikatorinės dalys yra prijungtos tik prie vienos įrenginio dalies - korpuso 2.

Tokia konstrukcija Įgalina supaprastinti matavimo informacijos perdavimą (laidai iš matavimo keitiklių eina tik nuo vienos dalies - korpuso 2).'o mechaninės kontaktinės matavimo galvutės atv eju, iš kronšteino neina joks elektrinis ryšys.

Svarbi siūlomo matavimo modulio skiriamoji ypatybė yra ta, kad matavimo moduli

150 sumontavus konsoliškai i fig. 6c). juo tampa įmanoma matuoti detalių apskritumo parametrus, kas yra neįmanomu įpru-aomis KMM, neturinčiomis papildomo pasukamojo stalo.

Claims (4)

1. Išradimo apibrėžtis

   1. Matavimo modulis, susidedantis iš pagrindo, besisukančio korpuso, su juo paslankiai sujungtų dviejų statmenomis kryptimis judančių dalių - karietėlės ir šliaužiklio, sukimosi ir grįžtamai - slenkamojo judesio matavimo keitiklių, kampinio ir tiesialinijinio

   165 judesių matavimo keitiklių, judesių perdavimo pavarų su valdymo blokais ir modulio valdymo * bloko, besiskiriantis tuo, kad visi trys judesių matavimo keitikliai yra sumontuoti prie vieno korpuso.
2. 2. Matavimo modulis pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad karietėlė (
3. 3) ir šliaužiklis (4) yra sujungti su dviejų koordinačių matavimo kert kliu (8, 9, 18).

   170 3. Matavimo modulis pagal 1 ir 2 punktus, besiskiriantis tuo, kad pasukamas korpusas prie pagrindo yra tvirtinamas vertikaliai konsoliškai apačioje arba viršuje, dviejose atramose arba horizontaliai.
4. 4. Matavimo modulis pagal 1 - 3 punktus, besiskiriantis tuo, kad panaudotas dviejų koordinačių matavimo įrenginys, susidedantis iš dviejų rastrinių skalių, kuriose esantys

   175 brūkšniai yra pakreipti nevienodu kampu matavimo ašių krypčiai, o indikatorinė galvutė turi galimybę judėti dviem statmenomis kryptimis.