RU2029235C1

RU2029235C1 - Air-operated measuring device

Info

Publication number: RU2029235C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Малышев; Владимир Николаевич Солодовников; Рудольф Андреевич Гаврилов
Original assignee: Сергей Николаевич Малышев; Владимир Николаевич Солодовников; Рудольф Андреевич Гаврилов
Priority date: 1991-09-02
Filing date: 1991-09-02
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device having case, measuring head, and compressed-air feeding unit joined with the latter, chamber for mounting part under measurement, and indicating instrument communicating with compressed- air feeding unit is provided with measuring head microfeed mechanism; measuring head is essentially cylindrical go plug gage with axial and radial channels and taper tip; chamber is essentially bush embracing plug gage accommodating flexible members for radial clamping of part to plug gage; it is mounted on case for removal. EFFECT: improved measurement accuracy. 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений точных отверстий втулок малого диаметра, например центраторов оптических соединителей одномодовых световодов. The invention relates to measuring equipment and can be used to measure precise bore holes of small diameter bushings, for example, centralizers of optical connectors of single-mode optical fibers.

Известны пневматические измерительные устройства, работающие по методу зазоров, например пневмопробки, когда площадь выходного сечения устройства, характеризующая измеряемый размер, образуется в зазоре между торцом измерительного сопла пневмопробки и поверхностью измеряемой детали, а регистрируемой величиной является давление воздуха в этом зазоре, преобразуемое в показания отсчетного устройства [1]. Known pneumatic measuring devices operating by the method of gaps, for example pneumatic plugs, when the output section of the device characterizing the measured size is formed in the gap between the end of the measuring nozzle of the pneumatic plug and the surface of the measured part, and the recorded value is the air pressure in this gap, which is converted into the reading devices [1].

Недостатком известных измерительных устройств при измерениях отверстий малого диаметра является наличие существенных погрешностей измерения из-за контроля размера отверстия в дискретном наборе зон на его поверхности. A disadvantage of the known measuring devices when measuring holes of small diameter is the presence of significant measurement errors due to the control of the size of the holes in a discrete set of zones on its surface.

Известно пневматическое измерительное устройство, также работающее по методу зазоров, в котором, однако, площадь выходного сечения устройства образуется между поверхностью измеряемой детали и поверхностью измерительной головки, представляющей собой калиброванный стальной шарик, свободно расположенный на торце магнитного стержня [2]. Known pneumatic measuring device, also working by the method of gaps, in which, however, the output section of the device is formed between the surface of the measured part and the surface of the measuring head, which is a calibrated steel ball, freely located at the end of the magnetic rod [2].

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений в связи с наличием погрешностей изготовления и метрологической аттестации размера и формы калиброванного шарика малого диаметра, превышающих 0,5 мкм, а также в результате вибраций, вращений, поворотов и т.п. шарика в отверстии измеряемой детали, вызываемых даже кратковременными незначительными колебаниями давления воздуха в зазоре. The disadvantage of this device is the low measurement accuracy due to the presence of manufacturing errors and metrological certification of the size and shape of a calibrated small-diameter ball exceeding 0.5 microns, as well as the result of vibrations, rotations, turns, etc. ball in the hole of the measured part, caused even by short-term minor fluctuations in air pressure in the gap.

По этой же причине, а также из-за того, что конструкция устройства не позволяет использовать для его метрологической аттестации стандартные высокоточные образцовые кольца, имеется погрешность определения цены деления устройства, что тоже снижает точность измерений. Кроме того, устройство осуществляет измерение размера отверстия только в одном его сечении. For the same reason, and also because the design of the device does not allow the use of standard high-precision reference rings for its metrological certification, there is an error in determining the division price of the device, which also reduces the accuracy of measurements. In addition, the device measures the size of the hole in only one section thereof.

Целью изобретения является повышение точности измерительного устройства. The aim of the invention is to improve the accuracy of the measuring device.

На фиг.1-3 изображено предлагаемое устройство. Figure 1-3 shows the proposed device.

Указанная цель достигается тем, что пневматическое измерительное устройство, содержащее корпус, измерительную головку и соединенный с ней узел подачи сжатого воздуха, камеру для установки измеряемой детали и индикаторный прибор, сообщенный с узлом подачи сжатого воздуха, снабжено (фиг.1) механизмом 1 микроподачи измерительной головки 2, установленным в корпусе 3. Измерительная головка (фиг.2) выполнена в виде проходного цилиндрического калибра-пробки 4 с осевым 5 и радиальными 6 каналами и коническим наконечником 7, камера (фиг.3) - в виде втулки, охватывающей калибр-пробку с размещенными в ней упругими элементами 8 для радиального прижима детали 9 к калибру-пробке 4 и установлена на корпусе 3 с возможностью съема. This goal is achieved by the fact that the pneumatic measuring device comprising a housing, a measuring head and a connected compressed air supply unit, a chamber for installing the measured part and an indicator device in communication with the compressed air supply unit, is equipped (Fig. 1) with a measuring micro-feeding mechanism 1 heads 2, mounted in the housing 3. The measuring head (figure 2) is made in the form of a straight cylindrical gauge plug 4 with axial 5 and radial 6 channels and a conical tip 7, the camera (figure 3) - in the form of bushings and, covering the gauge plug with elastic elements 8 located therein for radially clamping the part 9 to the gauge plug 4 and mounted on the housing 3 with the possibility of removal.

Выполнение камеры устройства съемной позволяет использовать с одной измерительной головкой камеры различных типоразмеров, что дает возможность проводить метрологическую аттестацию устройства по стандартным высокоточным образцовым кольцам, габаритные размеры которых отличаются от габаритных размеров измеряемых деталей, что повышает точность измерений. The implementation of the removable device chamber allows the use of cameras of various standard sizes with one measuring head, which makes it possible to carry out metrological certification of the device using standard high-precision model rings, the overall dimensions of which differ from the overall dimensions of the measured parts, which increases the accuracy of measurements.

Жесткое исполнение измерительной головки в виде калибра-пробки устраняет ее вибрации, вращения, повороты и т.п. при измерениях в отверстии детали, повышая точность измерений. Rigid execution of the measuring head in the form of a plug gauge eliminates its vibrations, rotations, turns, etc. when measuring in the hole of a part, increasing the accuracy of measurements.

Использование в камере устройства упругих элементов и выполнение измерительной головки в виде проходного калибра-пробки позволяет за счет радиального поджима измеряемой детали к калиброванной поверхности измерительной головки осуществить постоянную, одинаковую для каждой измеряемой детали и каждого ее измеряемого сечения ориентацию выходного сечения наконечника измерительной головки в отверстии измеряемой детали относительно ее образующей, что позволяет за счет постоянства площади выходного сечения наконечника, во-первых, устранить влияние на точность измерений погрешностей изготовления и метрологической аттестации выходного сечения наконечника; во-вторых, увеличивать точность определения цены деления устройства при его метрологической аттестации, а в конечном итоге увеличить точность измерений. The use of elastic elements in the chamber of the device and the measurement head in the form of a through gauge plug allows, due to the radial pressing of the measured part to the calibrated surface of the measuring head, to realize a constant orientation of the output section of the measuring head tip in the hole of the measured head for each measured part and each measured section details regarding its generatrix, which allows due to the constancy of the area of the output section of the tip, firstly, it impact on the accuracy of measurement errors and manufacturing metrological certification of the outlet section of the tip; secondly, to increase the accuracy of determining the division price of a device during its metrological certification, and ultimately to increase the accuracy of measurements.

Кроме того, выполнение измерительной головки в виде проходного цилиндрического калибра-пробки с коническим наконечником обеспечивает при измерении требуемую параллельность осей измерительной головки и измеряемого отверстия за счет ограничения угловых перемещений измерительной головки контактом конической поверхности калибра-пробки с поверхностью измеряемого отверстия, что также повышает точность измерений за счет предельного уменьшения изменений площади выходного сечения наконечника. Снабжение устройства механизмом микроподачи позволяет проводить измерения в разных сечениях по оси отверстия, повышая точность измерений. In addition, the implementation of the measuring head in the form of a through cylindrical gauge plug with a conical tip provides the required parallelism of the axes of the measuring head and the measured hole when measuring due to the limitation of the angular movements of the measuring head by the contact of the conical surface of the gauge plug with the surface of the measured hole, which also increases the accuracy of measurements due to the extreme reduction of changes in the area of the output section of the tip. Providing the device with a microfeed mechanism allows measurements to be made in different sections along the axis of the hole, increasing the accuracy of the measurements.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства является конструкция нутромера пневматического мод. НП1-01 (фиг.1). An example of a specific implementation of the claimed device is the design of the caliper pneumatic mod. NP1-01 (figure 1).

Нутромер предназначен для измерения проходных сечений отверстия D= 2,5+0,0005 мм длиной 13-0,1 мм втулки-центратора оптического соединителя одномодовых световодов и состоит из корпуса 3, съемной камеры и измерительной головки 2. The nutromer is designed to measure the bore hole cross sections D = 2.5 + 0.0005 mm, length 13-0.1 mm, of the centralizer sleeve of the optical connector of single-mode optical fibers and consists of a housing 3, a removable camera and a measuring head 2.

Измерительная головка выполнена в виде проходного калибра D=2,4990 мм с наконечником в виде усеченного конуса, диаметр большего основания которого 2,45 мм, меньшего 2,4 мм, высота 2,2 мм, и имеет осевой канал диаметром 1 мм, четыре радиальных канала диаметром 0,7 мм, резьбовой хвостовик для крепления в корпусе нутромера. Диаметр большего основания наконечника рассчитан по известным формулам для пневматических приборов, работающих по методу зазоров. Диаметр меньшего основания и высота конуса рассчитана из условия обеспечения требуемой параллельности осей измерительной головки и измеряемого отверстия. The measuring head is made in the form of a bore gauge D = 2.4990 mm with a tip in the form of a truncated cone, the diameter of the larger base of which is 2.45 mm, smaller than 2.4 mm, height 2.2 mm, and has an axial channel with a diameter of 1 mm, four radial channel with a diameter of 0.7 mm, a threaded shank for mounting in the body of the caliper. The diameter of the larger base of the tip is calculated according to well-known formulas for pneumatic devices operating by the gap method. The diameter of the smaller base and the height of the cone is calculated from the condition of ensuring the required parallelism of the axes of the measuring head and the measured hole.

Подвод сжатого воздуха давлением 0,1-0,2 МПа осуществляется от блока питания с фильтром и стабилизатором давления через узел подвода 10 в торцовой части корпуса и далее по сквозному каналу корпуса к наконечнику измерительной головки. Compressed air is supplied with a pressure of 0.1-0.2 MPa from the power supply with a filter and a pressure stabilizer through the supply unit 10 in the end part of the housing and then through the through channel of the housing to the tip of the measuring head.

В корпусе размещен микровинт для перемещения измерительной головки. Отсчет перемещения производится по шкале 11, нанесенной на корпус нутромера. Нутромер укомплектован стрелочным отсчетным устройством мод. 344 (з-д "Калибр") и двумя съемными камерами, уплотняемыми по плоскости торца измеряемой детали резиновыми прокладками с помощью байонетного зажима. Одна из камер используется для метрологической аттестации и поверки нутромера по устанавливаемым в нее стандартным образцовым кольцам, другая применяется для измерений втулки центратора соединителя одномодовых световодов. Кольцо или втулка устанавливаются в камере с небольшим зазором, до 0,02 мм, для уменьшения возможной исходной непараллельности осей измеряемой детали и измерительной головки. A microscrew is placed in the housing to move the measuring head. The movement is counted on a scale of 11, applied to the body of the caliper. The nutromer is equipped with a pointer reading device mod. 344 (z-d "Caliber") and two removable chambers, sealed on the plane of the end face of the measured part with rubber gaskets using a bayonet clamp. One of the cameras is used for metrological certification and calibration of the caliper against the standard model rings installed in it, the other is used to measure the hub of the centralizer of the connector of single-mode optical fibers. The ring or sleeve is installed in the chamber with a small gap, up to 0.02 mm, to reduce the possible initial non-parallelism of the axes of the measured part and the measuring head.

Измерение отверстия втулки центратора с помощью нутромера НП1-01 осуществляется следующим образом (фиг.3): включается подвод сжатого воздуха к нутромеру, камера 12 навинчивается на корпус 3 нутромера, микровинтом нутромера устанавливается требуемая глубина измерений. В камеру устанавливается измеряемая деталь 9 и прижимается упругими элементами 8 к калиброванной поверхности измерительной головки 4. Байонетным зажимом 13 измеряемая деталь поджимается к резиновым прокладкам на торце корпуса нутрометра. По шкале отсчетного устройства производится съем результатов измерений. The measurement of the hole of the centralizer sleeve using the NP1-01 caliper is carried out as follows (Fig. 3): the compressed air supply to the caliper is turned on, the chamber 12 is screwed onto the caliper body 3, and the required measurement depth is set with the caliper microscrew. The measured part 9 is installed in the chamber and pressed by the elastic elements 8 to the calibrated surface of the measuring head 4. With a bayonet clamp 13, the measured part is pressed against the rubber gaskets at the end of the nutrometer case. On the scale of the reading device, measurements are taken.

Метрологическая аттестация нутромера по образцовым кольцам 2-го разряда показала, что его предельная погрешность измерений не превышает 0,25 мкм, что в 2-3 раза лучше аналогичного показателя для устройства, принятого за прототип. Metrological certification of the caliper for exemplary rings of the 2nd category showed that its maximum measurement error does not exceed 0.25 μm, which is 2-3 times better than the same indicator for the device adopted as a prototype.

Claims

PNEUMATIC MEASURING DEVICE, comprising a housing, a measuring head and a compressed air supply unit connected thereto, a chamber for installing the measured part and an indicator device in communication with the compressed air supply unit, characterized in that it is equipped with a micro-feeding mechanism for the measuring head installed in the housing, measuring the head is made in the form of a straight cylindrical gauge plug with axial and radial channels and a conical tip, the camera is made in the form of a sleeve covering the caliber Ku, with placed in it by elastic members for radial pressing items to plug gauge and mounted on the housing removably.