RU167130U1

RU167130U1 - DEVICE FOR MEASURING PARTS DIAMETERS DURING LATHE PROCESSING

Info

Publication number: RU167130U1
Application number: RU2016119935/28U
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Анухин; Сергей Александрович Любомудров; Татьяна Алексеевна Макарова
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2016-12-20

Abstract

Устройство для измерения диаметров деталей при токарной обработке, содержащее корпус, на котором смонтированы пара подпружиненных измерительных рычагов, снабженных наконечниками и установленных с возможностью одновременного перемещения под действием механизма, расположенного между рычагами и включающего упругий элемент, при этом корпус снабжен средством измерения линейных перемещений, которое имеет возможность взаимодействия с измерительными рычагами, отличающееся тем, что механизм перемещения последних выполнен в виде подпружиненного пальца, состоящего из конической и цилиндрической частей и снабженного осью, установленной в направляющей втулке корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения и средство измерения выполнено в виде индуктивного датчика, одна часть которого связана с верхним измерительным рычагом, а вторая, выполненная в виде щупа, пропущенного через сквозной паз, выполненный на цилиндрической части пальца, имеет возможность взаимодействия с устройством настройки, размещенным на нижнем измерительном рычаге.A device for measuring the diameters of parts during turning, comprising a housing on which a pair of spring-loaded measuring levers are mounted, equipped with tips and installed with the possibility of simultaneous movement under the action of a mechanism located between the levers and including an elastic element, while the housing is equipped with a linear displacement measuring device, which has the ability to interact with measuring levers, characterized in that the mechanism for moving the latter is made in the form of a girth finger, consisting of a conical and cylindrical parts and provided with an axis mounted in the guide sleeve of the housing with the possibility of reciprocating movement and the measuring tool is made in the form of an inductive sensor, one part of which is connected with the upper measuring arm, and the second, made in the form of a probe, passed through a through groove made on the cylindrical part of the finger, has the ability to interact with the tuning device located on the lower measuring arm.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и, в частности, к средствам, предназначенным для измерения диаметров деталей, получаемых в процессе их обработки на токарных станках, преимущественно снабженных ЧПУ.The utility model relates to the field of mechanical engineering and, in particular, to the means intended for measuring the diameters of parts obtained in the process of processing on lathes, mainly equipped with CNC.

Известна конструкция измерительного устройства в виде скобы, которая содержит корпус с подвижной измерительной губкой, выполненной в виде консольно закрепленной на корпусе упругой балки и неподвижной губкой, размещенной на противоположной стороне корпуса. Кроме того, имеется отсчетное устройство жестко связанное с корпусом, скобы, измерительный наконечник которого установлен с возможностью перемещения и взаимодействия с упругой балкой [SU 1657933].A known design of the measuring device in the form of a bracket, which contains a housing with a movable measuring sponge, made in the form of a cantilever mounted on the housing of an elastic beam and a fixed sponge located on the opposite side of the housing. In addition, there is a reading device rigidly connected to the body, the brackets, the measuring tip of which is mounted with the possibility of movement and interaction with the elastic beam [SU 1657933].

Основным недостатком описанного аналога является весьма узкий размерный диапазон измеряемых параметров, обусловленный величиной упругой деформации балки. Кроме того, скоба является ручным инструментом и не приспособлена для работы со станками-автоматами.The main disadvantage of the described analogue is a very narrow size range of the measured parameters, due to the amount of elastic deformation of the beam. In addition, the bracket is a hand tool and is not suitable for working with automatic machines.

Известна конструкция другого измерительного устройства, выполненного также в виде скобы, предназначенной для контрольно-измерительных целей, и которая содержит корпус, снабженный измерительными вставками, смонтированными в нем с возможностью продольного перемещения. Закрепление вставок осуществляется планками посредством винтов. Нижняя часть планок имеет прорези, образующие лепестки. В выемках измерительных вставок установлены рабочие элементы из отработанных ромбических или четырехгранных сменных твердосплавных пластин, закрепленных винтами. Вставки снабжены пазами, в которых размещены подвижные рабочие элементы, выполненные в виде прямоугольных брусков из отработанных ромбических или четырехгранных сменных твердосплавных пластин. Рабочий элемент, служащий для плавного регулирования диапазона поля допуска, устанавливается посредством винта, который ввернут в резьбовое отверстие, выполненное на боковой стороне одной из вставок. Крепление рабочего элемента производится лепестком планки [RU 2134863].A known design of another measuring device, also made in the form of a bracket, intended for control and measuring purposes, and which contains a housing equipped with measuring inserts mounted in it with the possibility of longitudinal movement. The fixing of the inserts is carried out by means of screws. The lower part of the planks has slots forming petals. In the recesses of the measuring inserts, working elements from spent rhombic or tetrahedral replaceable carbide plates fixed with screws are installed. The inserts are provided with grooves in which the movable working elements are placed, made in the form of rectangular bars from spent rhombic or tetrahedral interchangeable carbide plates. The working element, which serves to smoothly control the range of the tolerance field, is installed by means of a screw that is screwed into a threaded hole made on the side of one of the inserts. Mounting of the working element is made by the petal of the strap [RU 2134863].

К недостатка описанного аналога относятся его узкие технологические возможности, обусловленные ограниченностью величины перемещения вставок в продольном направлении при необходимости перенастройки скобы с целью измерения деталей других размеров, а также трудоемкость изготовления вставок, требующих дополнительной операции шлифования рабочих поверхностей. Кроме того, скоба является ручным измерительным инструментом не приспособленным к работе в режиме автоматического производства деталей на станках, в частности, снабженных ЧПУ.The disadvantage of the described analogue is its narrow technological capabilities, due to the limited amount of movement of the inserts in the longitudinal direction, if necessary, the staple must be reconfigured in order to measure parts of other sizes, as well as the complexity of manufacturing inserts that require additional grinding of working surfaces. In addition, the bracket is a manual measuring tool not adapted to work in the automatic production of parts on machines, in particular, equipped with CNC.

Выбранная в качестве прототипа устройству для измерения диаметров деталей при токарной обработке, измерительная головка предназначена для контроля линейных размеров деталей, в частности внутренних и наружных диаметров [SU 1562664]. Измерительная головка содержит корпус, пару наконечников, каждый из которых установлен на одном из измерительных рычагов, закрепленных в корпусе на керновых опорах с возможностью поворота, основные пружины сжатия, взаимодействующие одними концами с корпусом, а другими - с измерительными рычагами, и расположенные соосно друг с другом два датчика дифференциального преобразования линейных перемещений, каждый из которых установлен на корпусе и взаимодействует соответственно с одним из измерительных рычагов. В средней части корпуса соосно с основными пружинами установлены два электромагнита, на наружной части которых расположены дополнительные пружины сжатия, жесткость которых больше жесткости основных пружин. Дополнительные пружины взаимодействуют одними концами с корпусом, а другими, через посредство упорных шайб - с измерительными рычагами.Selected as a prototype of a device for measuring the diameters of parts during turning, the measuring head is designed to control the linear dimensions of the parts, in particular internal and external diameters [SU 1562664]. The measuring head contains a housing, a pair of tips, each of which is mounted on one of the measuring levers, rotatably mounted on the core supports in the housing, the main compression springs interacting at one end with the housing and the other with measuring arms, and located coaxially with each other the other two sensors of differential conversion of linear displacements, each of which is mounted on the housing and interacts respectively with one of the measuring levers. In the middle part of the body, two electromagnets are installed coaxially with the main springs, on the outer part of which there are additional compression springs, the rigidity of which is greater than the stiffness of the main springs. Additional springs interact at one end with the housing, and at the other through thrust washers, with measuring levers.

Электромагниты и все упомянутые пружины образуют механизм перемещения рычагов. Головка снабжена ограничительными упорами, а измерительные рычаги взаимодействуют с шайбами посредством регулируемых упоров. Керновые опоры имеют возможность переставляться в планках.Electromagnets and all the springs mentioned form a mechanism for moving levers. The head is equipped with limit stops, and the measuring levers interact with the washers by means of adjustable stops. Core supports can be rearranged in planks.

Описанная измерительная головка, в сравнении с обоими аналогами, обладает тем преимуществом, что может быть использована в режиме автоматического производства деталей на станках, в частности, снабженных ЧПУ.The described measuring head, in comparison with both analogues, has the advantage that it can be used in the automatic production of parts on machines, in particular, equipped with CNC.

Однако, она не лишена рядом недостатков, основным из которых является сложность ее конструкции. Действительно, механизм перемещения рычагов, на которых расположены наконечники, включает пару оппозитно установленных на корпусе электромагнитов, каждый из которых снабжен подвижными упорными шайбами, взаимодействующими с дополнительными пружинами сжатия, опирающимися, в свою очередь, на корпус. В систему привода рычагов входят и основные пружины, взаимодействующие непосредственно с рычагами и корпусом и смонтированные соосно с электромагнитами. При этом необходимо, чтобы жесткости основных и дополнительных пружин были подобраны таким образом, чтобы жесткость дополнительных были больше жесткости основных. Усложняет конструкцию головки и то, что ее измерительная система выполнена из двух датчиков дифференциального преобразования линейных перемещений, а диапазон измерений, при этом, устанавливается посредством изменения положения ограничительных и регулируемых упоров и выбором места установки керновых опор в планках, закрепленных на корпусе. Следует также отметить и сложность конструкции последнего, выполненного сборным из ряда, сопрягаемых между собой, деталей. В целом, головка содержит значительное количество различных по форме деталей, изготовление которых требует: во-первых, применения различных металлообрабатывающих технологий, а во-вторых, усложняет сборку измерительного устройства. Указанные обстоятельства снижают потребительские свойства изделия, главным недостатком которого, все же, следует считать сложность его конструкции.However, it is not without a number of drawbacks, the main of which is the complexity of its design. Indeed, the mechanism for moving the levers on which the tips are located includes a pair of electromagnets opposite to the one installed on the body, each of which is equipped with movable thrust washers interacting with additional compression springs, which, in turn, rely on the body. The main drive springs also include the main springs, which interact directly with the levers and the body and are mounted coaxially with the electromagnets. It is necessary that the stiffnesses of the main and additional springs be selected so that the stiffness of the additional springs is greater than the stiffness of the main ones. Complicates the design of the head and the fact that its measuring system is made of two sensors for differential conversion of linear displacements, and the measurement range, at the same time, is established by changing the position of the restrictive and adjustable stops and choosing the location of the core supports in the strips mounted on the housing. It should also be noted and the complexity of the design of the latter, made by the national team of a number of interfaced parts. In general, the head contains a significant number of parts of various shapes, the manufacture of which requires: firstly, the use of various metal-working technologies, and secondly, complicates the assembly of the measuring device. These circumstances reduce the consumer properties of the product, the main disadvantage of which, nevertheless, should be considered the complexity of its design.

Таким образом, задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства для измерения диаметров деталей.Thus, the objective of the utility model is to simplify the design of the device for measuring the diameters of parts.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для измерения диаметров деталей при токарной обработке, содержащем корпус, на котором смонтированы пара подпружиненных измерительных рычагов, снабженных наконечниками и установленных с возможностью одновременного перемещения под действием механизма, расположенного между рычагами и включающего упругий элемент, при этом корпус снабжен средством измерения линейных перемещений, которое имеет возможность взаимодействия с измерительными рычагами, при этом механизм перемещения последних выполнен в виде подпружиненного пальца, состоящего из конической и цилиндрической частей и снабженного осью, установленной в направляющей втулке корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения и средство измерения выполнено в виде индуктивного датчика, одна часть которого связана с верхним измерительным рычагом, а вторая, выполненная в виде щупа, пропущенного через сквозной паз, выполненный на цилиндрической части пальца, имеет возможность взаимодействия с устройством настройки, размещенным на нижнем измерительном рычаге.The problem is solved due to the fact that in the device for measuring the diameters of parts during turning, comprising a housing on which a pair of spring-loaded measuring levers are mounted, equipped with tips and installed with the possibility of simultaneous movement under the action of a mechanism located between the levers and including an elastic element, with this housing is equipped with a means of measuring linear displacements, which has the ability to interact with the measuring levers, while the movement mechanism the latter is made in the form of a spring-loaded finger, consisting of a conical and cylindrical parts and provided with an axis mounted in the guide sleeve of the housing with the possibility of reciprocating movement and the measuring tool is made in the form of an inductive sensor, one part of which is connected to the upper measuring arm, and the second, made in the form of a probe passed through a through groove made on the cylindrical part of the finger, has the ability to interact with the tuning device located on the bottom measure leverage.

Технический результат полезной модели состоит в том, что механизм перемещения измерительных рычагов выполнен в виде подвижного подпружиненного пальца, содержащего коническую и цилиндрическую поверхности, что значительно упростило конструкцию устройства в целом.The technical result of the utility model consists in the fact that the mechanism for moving the measuring levers is made in the form of a movable spring-loaded finger containing a conical and cylindrical surface, which greatly simplified the design of the device as a whole.

На чертеже дано схематическое изображение общего вида предлагаемого устройства.The drawing shows a schematic representation of a General view of the proposed device.

Устройство для измерения диаметров деталей при токарной обработке содержит корпус 1, выполненный в форме уголка, горизонтальная часть которого крепится к суппорту станка, а вертикальная несет все остальные функциональные элементы устройства. Основой измерительной системы является пара измерительных рычагов (далее рычаг): 2 - верхний и 3 -нижний, смонтированные друг над другом. Каждый из рычагов образован из двух частей подвижных относительно друг друга. Часть 4 несет на себе твердосплавный наконечник 5 и имеет возможность установочного перемещения в направляющих типа «ласточкин хвост» относительно части 6, которая, в свою очередь, с помощью пружинной подвески связана с вертикальной частью корпуса 1. Пружинная подвеска каждого рычага представляет собой сочетание двух плоских, параллельно установленных, пружин 7, дополненных витой пружиной 8. В части 6 каждого рычага предусмотрены вертикальные, сквозные отверстия. В отверстии верхнего рычага 2 устанавливается и крепится регистрирующий датчик 9 линейных перемещений, а отверстие нижнего рычага 3 выполнено резьбовым и в нем размещается настроечный винт 10, имеющий возможность взаимодействия со щупом 11 датчика 9. Между рычагами 2 и 3 размещается палец 12, который связан с осью 13, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения во втулке 14, закрепленной в корпусе 1. На оси 13 между пальцем 12 и корпусом 1 установлена пружина 15, обеспечивающая пальцу 12 крайнее правое положение в рабочем состоянии. Тело пальца 12 образовано из двух сопрягаемых частей: конической - 16 и цилиндрической - 17. Оба измерительных рычага своими частями 6 имеют постоянный контакт через тело качения 18 с конической частью 16. Цилиндрическая часть 17 пальца 12 снабжена сквозным пазом 19, через который пропущен щуп 11 датчика 9. На торце пальца 12 установлен регулируемый упор 20.A device for measuring the diameters of parts during turning contains a housing 1 made in the form of a corner, the horizontal part of which is attached to the support of the machine, and the vertical one carries all the other functional elements of the device. The basis of the measuring system is a pair of measuring levers (hereinafter referred to as the lever): 2 - upper and 3-lower, mounted one above the other. Each of the levers is formed of two parts movable relative to each other. Part 4 carries a carbide tip 5 and has the ability to locally move in dovetail guides relative to part 6, which, in turn, is connected to the vertical part of the housing by means of a spring suspension 1. The spring suspension of each lever is a combination of two flat installed parallel to the springs 7, supplemented by a coil spring 8. In part 6 of each arm, vertical, through holes are provided. A recording sensor 9 of linear displacements is mounted and fastened in the hole of the upper lever 2, and the hole of the lower lever 3 is threaded and a tuning screw 10 is placed in it, which can interact with the probe 11 of the sensor 9. A finger 12 is placed between the levers 2 and 3, which is connected with an axis 13, mounted with the possibility of reciprocating movement in the sleeve 14, mounted in the housing 1. On the axis 13 between the finger 12 and the housing 1, a spring 15 is installed, providing the finger 12 the extreme right position in working condition ii. The body of the finger 12 is formed of two mating parts: conical - 16 and cylindrical - 17. Both measuring levers with their parts 6 are in constant contact through the rolling body 18 with the conical part 16. The cylindrical part 17 of the finger 12 is provided with a through groove 19 through which the probe 11 is passed the sensor 9. At the end of the finger 12 is installed an adjustable stop 20.

Настройка скобы на требуемый размер детали может быть реализована двумя путями.Adjusting the bracket to the required part size can be implemented in two ways.

В первом случае - при помощи блока концевых мер длины. До начала работы, т.е. процесса измерения диаметра детали при токарной обработке, оператор осуществляет настройку устройства на измерение диаметра обрабатываемой детали с необходимой точностью. Для этого палец 12 отводит влево, при этом его ось 13 скользит по втулке 14 и пружина 15 сжимается. Палец фиксируется в крайнем положении (средство фиксации на чертеже не показано). Далее, оператор с помощью блока концевых мер длины устанавливает с необходимой точностью размер диаметра, размещая плитки между наконечниками 5 рычагов 2 и 3, а точнее их частей 4, предварительно выведенных относительно частей 6 в положение, обеспечивающее удобство манипулирования этими плитками. Зафиксировав эталонные плитки между наконечниками 5, оператор, вращая настроечный винт 10, доводит его торец до контакта со щупом 11 датчика 9 и выставляет показания последнего на ноль. После завершения работы по настройке устройства, палец 12 освобождается от удерживающего его фиксатора и под действием пружины 15 он переместится в крайнее правое положение, раздвигая рычаги 2 и 3 путем воздействия на их части 6 конусной частью 16 через тела качения 18. Собственно процесс измерения диаметра состоит в том, что устройство перемещают на суппорте в направлении детали, первый контакт с которой осуществляет палец 12 через упор 20. По мере продвижения устройства в направлении детали рычаги 2 и 3 начинают смещаться навстречу друг другу, что обеспечивается контактом частей 6 рычагов с конусной частью 16 пальца 12, действием пружинных подвесок и движением пальца 12 влево. В момент, фиксируемый визуально оператором или автоматически системой управления станком, когда наконечники 5 расположатся по диаметру детали, снимаются показания с датчика 9, щуп 11 которого, взаимодействуя с торцом винта 10, показывает разницу между эталонным значением размера диаметра детали и практически полученным.In the first case - using the block of end measures of length. Before starting work, i.e. the process of measuring the diameter of the part during turning, the operator configures the device to measure the diameter of the workpiece with the required accuracy. To do this, the finger 12 leads to the left, while its axis 13 slides along the sleeve 14 and the spring 15 is compressed. The finger is locked in the extreme position (fixing means are not shown in the drawing). Further, the operator, using the block of end measures of length, sets the diameter size with the necessary accuracy, placing the tiles between the tips 5 of the levers 2 and 3, or rather their parts 4, previously brought out relative to the parts 6 to a position that provides ease of manipulation of these tiles. Having fixed the reference tiles between the tips 5, the operator, rotating the tuning screw 10, brings its end to contact with the probe 11 of the sensor 9 and sets the readings of the latter to zero. After completing the setup of the device, the finger 12 is released from the retainer holding it and under the action of the spring 15 it will move to the extreme right position, pushing the levers 2 and 3 by acting on their parts 6 with the conical part 16 through the rolling bodies 18. The diameter measurement process itself consists in that the device is moved on the support in the direction of the part, the first contact with which is made by the finger 12 through the stop 20. As the device moves in the direction of the part, levers 2 and 3 begin to move towards each other, h contact portions provided on the arms 6 with a conical portion 16 of the pin 12, the action of the spring suspension and the movement of the finger 12 to the left. At the moment recorded visually by the operator or automatically by the machine control system, when the tips 5 are located on the diameter of the part, the readings are taken from the sensor 9, the probe 11 of which, interacting with the end face of the screw 10, shows the difference between the reference value of the diameter of the part and the practically obtained one.

Во втором случае настройка скобы на размер детали может быть реализована при помощи образцовой детали. Ее устанавливают на станке, после чего суппорт со скобой подходит к детали таким образом, чтобы наконечники 5 рычагов 2 и 3 обхватывали ее диаметр. При этом деталь перемещает палец 12 влево, сжимая пружину 15. В этом положении скобы показания датчика 9 выставляют на ноль.In the second case, the adjustment of the bracket to the size of the part can be realized using the model part. It is installed on the machine, after which the caliper with a bracket fits to the part so that the tips 5 of the levers 2 and 3 encircle its diameter. In this case, the part moves the finger 12 to the left, compressing the spring 15. In this position, the staples, the readings of the sensor 9 are set to zero.

Операция измерения даже на одной детали может осуществляться неоднократно с целью выявления погрешности в показаниях устройства.The measurement operation even on one part can be carried out repeatedly in order to detect errors in the readings of the device.

В Санкт-Петербургском политехническом университете изготовлен опытный образец устройства, испытания которого подтвердили ожидаемые результаты.A prototype device was manufactured at St. Petersburg Polytechnic University, tests of which confirmed the expected results.

Claims

A device for measuring the diameters of parts during turning, comprising a housing on which a pair of spring-loaded measuring levers are mounted, equipped with tips and installed with the possibility of simultaneous movement under the action of a mechanism located between the levers and including an elastic element, while the housing is equipped with a linear displacement measuring device, which has the ability to interact with measuring levers, characterized in that the mechanism for moving the latter is made in the form of a girth finger, consisting of a conical and cylindrical parts and provided with an axis mounted in the guide sleeve of the housing with the possibility of reciprocating movement and the measuring tool is made in the form of an inductive sensor, one part of which is connected with the upper measuring arm, and the second, made in the form of a probe, passed through a through groove made on the cylindrical part of the finger, has the ability to interact with the tuning device located on the lower measuring arm.