RU87514U1

RU87514U1 - CHECK HEAD

Info

Publication number: RU87514U1
Application number: RU2009101660/22U
Authority: RU
Inventors: Яков Львович Либерман; Артем Андреевич Семакин
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2009-10-10

Abstract

Контрольная головка, содержащая корпус, закрепленные в нем два пороговых автогенераторных датчика и установленный на плоских пружинах измерительный шток, снабженная электропроводным, имеющим секторный вырез диском, закрепленным на конце штока, обращенном к датчикам, с возможностью взаимодействия с ними, перпендикулярно их осям, и цилиндрической гильзой, размещенной в корпусе, в которой плоские пружины прикреплены к внутренней стенке свободными концами, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена поворотным шаговым микроприводом и зубчатой передачей «шестерня-колесо», оси которой параллельны оси гильзы, причем гильза установлена в корпусе на безлюфтных подшипниках качения, шестерня закреплена на выходном валу микропривода, а колесо жестко присоединено к гильзе соосно с ней.A control head comprising a housing, two threshold self-generating sensors fixed therein and a measuring rod mounted on flat springs, equipped with an electrically conductive sector-cut disk mounted on the end of the rod facing the sensors, with the possibility of interaction with them, perpendicular to their axes, and cylindrical a sleeve placed in the housing, in which the flat springs are attached to the inner wall with free ends, characterized in that it is additionally equipped with a rotary step micro drive and bchatoy transmission "gear-wheel", whose axes are parallel to the sleeve axis, the sleeve is mounted in the housing on bearings bezlyuftnyh rolling gear fixed to the output shaft microdrive, and the wheel is rigidly connected to a sleeve coaxially therewith.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для допускового контроля размеров в координатно-измерительных машинах, контрольно-сортировочных автоматах и в системах активного контроля размеров в машиностроении.The proposed utility model relates to control and measuring equipment and can be used for tolerance control of sizes in coordinate measuring machines, control and sorting machines and in active dimensional control systems in mechanical engineering.

Контрольные головки, аналогичные предлагаемой, известны. К ним относятся, в частности, двухпредельные контактные устройства, описанные в книге Н.И.Маркова и др. «Электроконтактные датчики для линейных измерений. М: Машиностроение, 1969» на стр.12-17, 37. Основными элементами в них являются настраиваемые электроконтактные датчики, взаимодействующие с коромыслом, соединенным с измерительным штоком. Датчики настраиваются на границы допуска. При линейном перемещении штока (он обычно кинематически связывается с коромыслом через реечную передачу или пару трения) коромысло замыкает тот или иной электрический контакт, в результате чего головка подает сигнал о переходе контролируемого размера через верхнюю или нижнюю границу допуска.Control heads similar to those proposed are known. These include, in particular, the two-limit contact devices described in the book by N. I. Markov et al. “Contact sensors for linear measurements. M: Mechanical Engineering, 1969 ”on pp. 12-17, 37. The main elements in them are customizable electrical contact sensors that interact with the beam connected to the measuring rod. Sensors are set to tolerance limits. When the rod moves linearly (it is usually kinematically connected with the beam through a rack or pinion friction), the beam closes one or another electrical contact, as a result of which the head gives a signal of the transition of a controlled size through the upper or lower tolerance limit.

Электроконтактные контрольные головки довольно просты, однако из-за эрозионного износа и окисления входящих в них датчиков имеют недостаточно высокую долговечность. Во избежание существенных погрешностей контроля их нужно довольно часто подвергать техническому обслуживанию и даже ремонту.The electrical contact control heads are quite simple, however, due to erosion wear and oxidation of the sensors included in them, they have insufficiently high durability. In order to avoid significant control errors, they should be subjected to maintenance and even repair quite often.

Отмеченного недостатка лишена головка для допускового контроля размеров, защищенная авторским свидетельством СССР №1599646, кл. 5 G01В 7/02, 1990, принятая нами за прототип. Эта головка построена на двух бесконтактных автогенераторных датчиках. Такие датчики практически не изнашиваются, а потому головка с их применением обладает намного более высокой долговечностью и надежностью. Указанная головка содержит цилиндрический корпус, выполненный в виде стакана, в донную часть которого ввинчены два бесконтактных автогенераторных пороговых датчика, зафиксированных гайками и закрытых кожухом. В корпусе установлена с возможностью поворота вокруг своей оси цилиндрическая гильза, к внутренней стенке которой прикреплены свободными концами плоские пружины. На этих пружинах установлен измерительный шток с наконечником. На другом конце штока закреплен перпендикулярно его оси электропроводный диск с секторным вырезом. Гильза прикреплена к червячному колесу, а в корпусе размещен червяк, взаимодействующий с этим колесом. Для предотвращения самопроизвольного осевого смещения и поворота гильза фиксирована относительно корпуса накидной гайкой.The noted drawback lacks a head for tolerance control of sizes, protected by the USSR copyright certificate No. 1599646, class. 5 G01B 7/02, 1990, adopted by us for the prototype. This head is built on two non-contact auto-generator sensors. Such sensors practically do not wear out, and therefore the head with their use has much higher durability and reliability. The specified head contains a cylindrical body made in the form of a glass, into the bottom of which are screwed two non-contact auto-threshold sensors, fixed by nuts and covered by a casing. A cylindrical sleeve is installed in the housing with the possibility of rotation around its axis, to the inner wall of which flat springs are attached with free ends. A measuring rod with a tip is installed on these springs. An electrically conductive disk with a sector cut is fixed at the other end of the rod perpendicular to its axis. The sleeve is attached to the worm wheel, and a worm interacting with this wheel is placed in the housing. To prevent spontaneous axial displacement and rotation, the sleeve is fixed relative to the housing with a union nut.

Перед проведением измерений торцевые (активные) поверхности пороговых датчиков располагают в одной плоскости таким образом, чтобы при полном перекрытии их диском оба пороговых датчика срабатывали при одном и том же зазоре между датчиками и диском. Далее производится настройка головки на контролируемый допуск. Для этого с помощью червяка, вручную (используя например отвертку) поворачивают гильзу, уменьшая перекрытие активной поверхности одного из пороговых датчиков диском. Благодаря этому зазор, при котором будет срабатывать датчик с меньшим перекрытием его активной поверхности, увеличивается. С помощью эталонной детали этот зазор устанавливается таким, что разница между первоначальным зазором, при котором по-прежнему будет происходить срабатывание датчика с полным перекрытием его активной поверхности и увеличенным зазором, при котором происходит срабатывание настроенного датчика, равнялась ширине поля контролируемого допуска. При проведении контроля головку устанавливают в положение, при котором порог срабатывания одного из датчиков совпадает с верхней границей допуска, а порог срабатывания другого датчика с нижней его границей. Если в процессе контроля окажется, что размер детали не превышает нижнего допустимого предела, ни один из датчиков не срабатывает. В случае, если размер контролируемой детали превысит верхний допустимый предел, сработают оба датчика. Один из датчиков сработает лишь в том случае, если размер лежит в пределах допуска.Before taking measurements, the end (active) surfaces of the threshold sensors are placed in the same plane so that when they are completely covered by a disk, both threshold sensors work with the same gap between the sensors and the disk. Next, the head is adjusted to a controlled tolerance. To do this, with the help of a worm, manually turn the sleeve (using, for example, a screwdriver), reducing the overlap of the active surface of one of the threshold sensors with a disk. Due to this, the gap at which the sensor will trigger with less overlap of its active surface increases. Using the reference part, this gap is set so that the difference between the initial gap at which the sensor will continue to operate with its active surface completely overlapping and the increased gap at which the configured sensor is triggered is equal to the width of the controlled tolerance field. During the control, the head is installed in a position at which the response threshold of one of the sensors coincides with the upper tolerance limit, and the response threshold of the other sensor with its lower boundary. If during the monitoring process it turns out that the part size does not exceed the lower allowable limit, none of the sensors is triggered. If the size of the controlled part exceeds the upper allowable limit, both sensors will work. One of the sensors will only work if the size is within the tolerance.

Так как автогенераторные датчики являются бесконтактными, и для их настройки производится перемещение электропроводного диска, а не их самих, исключается перекрутка подходящих к датчикам проводов, что повышает надежность головки. Испытания покачали, что по сравнению с головками, оснащенными контактными датчиками, надежность повышается почти в 8,5 раз. Вместе с тем, головка-прототип имеет и существенный недостаток. Она не позволяет контролировать несколько разных размеров с высокой производительностью (например, когда деталь нужно быстро «обмерить» со всех сторон). Это вызвано тем, что разные размеры, даже одной детали, имеют разные допуски. Проконтролировав один размер, перед контролем следующего головку требуется перенастроить. Ее нельзя сразу перемещать к следующей контролируемой поверхности. Механизм, которым она перемещается, нужно сначала остановить, затем, необходимо ослабить накидную гайку, фиксирующую гильзу, далее, поворачивая, червяк, допустим, отверткой, нужно настроить головку на новый допуск, после чего нужно обратно зафиксировать гильзу накидной гайкой, а затем механизм перемещения головки снова запустить. Только после всего этого, переместив головку в новое требуемое положение, можно произвести контроль следующего размера.Since the self-generating sensors are non-contact, and to configure them, the conductive disk is moved, and not themselves, twisting of wires suitable for the sensors is excluded, which increases the reliability of the head. Tests rocked that, compared to heads equipped with contact sensors, reliability is increased by almost 8.5 times. However, the prototype head has a significant drawback. It does not allow controlling several different sizes with high performance (for example, when a part needs to be quickly “measured” from all sides). This is because different sizes, even of the same part, have different tolerances. Having checked one size, before controlling the next head you need to reconfigure. It cannot be moved immediately to the next controlled surface. The mechanism by which it moves must first be stopped, then it is necessary to loosen the union nut securing the sleeve, then, turning, the screw, for example, with a screwdriver, you need to adjust the head to a new tolerance, then you need to fix the sleeve back with a union nut, and then the movement mechanism heads run again. Only after all this, moving the head to the new required position, you can control the next size.

Задачей, предлагаемой полезной модели является повышение производительности контроля нескольких размеров с разными допусками за счет автоматизации перенастройки головки.The objective of the proposed utility model is to increase the control performance of several sizes with different tolerances by automating the reconfiguration of the head.

На рисунке 1 изображена предлагаемая головка; на рисунке 2 - разрез А-А на рис.1 (электрические провода условно не показаны); на рисунке 3 -разрез Б-Б на рис.1; на рисунке 4 - разрез В-В на рис.1; на рисунке 5 -разрез Г-Г на рис.1; на рисунке 6 - разрез Д-Д на рис.1.Figure 1 shows the proposed head; in Fig. 2 - section AA in Fig. 1 (electrical wires are not conventionally shown); in Fig. 3, section B-B in Fig. 1; in figure 4 - section BB in Fig. 1; in Fig. 5, section G-D in Fig. 1; in Fig. 6 - section DD in Fig. 1.

Достигается решение задачи тем, что контрольная головка содержит цилиндрический корпус 1, выполненный в виде стакана, в донную часть которого ввинчены два бесконтактных автогенераторных датчика 2, зафиксированных гайкой 3 и закрытых кожухом 4 с крышкой 5. В корпусе 1 с возможностью поворота вокруг своей оси на прецизионных подшипниках качения 6 соосно с корпусом установлена цилиндрическая гильза 7, к внутренней стенке которой прикреплены свободными концами плоские пружины 8. Также в корпусе 1 с помощью накидной гайки 9 закреплена упругая мембрана 10 (между ней и торцом гильзы 7 имеется зазор, который в виду малости на рис.1 не показан), а к мембране прикреплена внешняя половина (полушток) 11 измерительного штока, выполненного составным и включающим в себя, кроме внешней половины 11, еще и внутреннюю половину 12. Последняя (полушток 12) прикреплена к пружинам 8, с возможностью соприкосновения с полуштоком 11 через втулку 13 с коническим углублением и снабжена электропроводным диском 14, плоскость которого обращена к поверхности датчиков 2. На диске выполнен секторный вырез. Кроме того, в донной части корпуса 1 установлен малогабаритный шаговый электродвигатель 15, а на внутренней поверхности кожуха 4 с помощью кронштейна 16 закреплен контроллер 17 малогабаритного шагового электродвигателя, совместно с двигателем 15 составляющий единый поворотный шаговый микропривод. На выходном валу микропривода установлена шестерня 18, а к гильзе 7 жестко прикреплено зубчатое колесо, являющееся, по существу, частью гильзы 7 и соосное с ней. Шестерня и колесо образуют зубчатую пару «шестерня-колесо» с параллельными осями, которая выполнена безлюфтной. Безлюфтными выполнены и подшипники 6, что достигнуто установкой между подшипниками распорной втулки 19 и сжатием их гайкой 20, навинчиваемой на гильзу 7.This is achieved by the fact that the control head contains a cylindrical body 1, made in the form of a glass, into the bottom of which are screwed two non-contact auto-generating sensors 2, fixed by a nut 3 and closed by a casing 4 with a cover 5. In the housing 1 with the possibility of rotation around its axis on with precision rolling bearings 6, a cylindrical sleeve 7 is mounted coaxially with the housing, and flat springs 8 are attached to the inner wall of which with free ends. An elastic meme is also fixed in the housing 1 with a union nut 9 wound 10 (between it and the end of the sleeve 7 there is a gap, which is not shown in Fig. 1 due to smallness), and the outer half (half) 11 of the measuring rod, which is made integral and includes, in addition to the outer half 11, is still attached to the membrane and the inner half 12. The latter (half-shaft 12) is attached to the springs 8, with the possibility of contact with the half-shaft 11 through the sleeve 13 with a conical recess and is equipped with an electrically conductive disk 14, the plane of which faces the surface of the sensors 2. A sector cut is made on the disk. In addition, a small-sized stepping motor 15 is installed in the bottom of the housing 1, and on the inner surface of the casing 4, a controller 17 of a small-sized stepping motor is fixed using the bracket 16, which together with the motor 15 constitutes a single rotary stepping micro-drive. A gear 18 is installed on the output shaft of the micro drive, and a gear wheel is rigidly attached to the sleeve 7, which is essentially part of the sleeve 7 and coaxial with it. The gear and wheel form a gear-wheel-gear pair with parallel axles, which is made without play. The bearings 6 are also made clearance-free, which is achieved by installing a spacer sleeve 19 between the bearings and compressing them with a nut 20 screwed onto the sleeve 7.

При использовании головки ее устанавливают в механизме, которым она может перемещаться в определенное положение (это может быть рука промышленного робота, суппорт станка с программным управлением и т.п.). Затем задают в контроллер 17 программу настройки головки на ноль. При этом шаговый микродвигатель 15, поворачивая гильзу 7 через шестерню 18, полностью перекроет торцы датчиков 2 диском 14 (эти торцы при изготовлении головки выставлены в одной плоскости). Далее механизмом перемещения головка подводится к контролируемой поверхности детали, причем так, чтобы если деталь отсутствует, то конец полуштока 11 оказался бы в точке с координатой L-α₁-β, где L-номинальное значение контролируемого размера, α₁-его предельно допустимое отрицательное отклонение, β - величина свободного хода измерительного штока до одновременного срабатывания обоих датчиков 2. В процессе перемещения головки программа вводимая в контроллер, меняется. Шаговый микродвигатель 15 поворачивает шестерню 18, гильзу 7 и диск 14, уменьшая перекрытие активной поверхности одного из датчиков так, чтобы величина свободного хода измерительного штока до срабатывания этого датчика увеличилась на ширину поля допуска на размер L, то есть на величину α₁+α₂, где α₂ - предельно допустимое положительное отклонение L. Подходя к контролируемой поверхности и соприкасаясь с ней измерительным штоком, головка выдает сигнал срабатывания только одного датчика, если контролируемый размер окажется в поле допуска. Если размер меньше минимально допустимого, то не сработает ни один датчик. Если размер больше максимально допустимого, то сработают оба датчика. Так обнаружится, лежит размер в поле допуска или нет. После контроля одного размера, головка может быть перемещена в положение, требуемое для контроля размера другой поверхности. Перенастройка на другой допуск при этом так же может быть произведена автоматически, но уже другой программой в процессе перемещения головки. Аналогично может производиться перенастройка на третий, четвертый и т.п. допуски. В результате из всего времени контроля размеров детали будут исключены периоды простоя головки при ее перенастройке. Поскольку время перенастройки сократится и окажется совмещенным со временем перемещения головки от поверхности к поверхности, то общая производительность контроля повысится в Σ(t_1i+t_2i)/Σt_1i раз, где t_1i - время перемещения головки до i^ой контролируемой поверхности, t_2i время перенастройки головки на допуск на i_2i размер.When using the head, it is installed in a mechanism by which it can move to a certain position (this can be the arm of an industrial robot, a support of a machine with programmed control, etc.). Then, the head adjustment program is set to zero in the controller 17. In this case, the stepping micromotor 15, turning the sleeve 7 through the gear 18, will completely block the ends of the sensors 2 with the disk 14 (these ends are set in the same plane when manufacturing the head). Further, the head is brought to the controlled surface of the part by the movement mechanism, so that if the part is missing, then the end of half-rod 11 would be at the point with the coordinate L-α ₁ -β, where L is the nominal value of the controlled size, α _{1 is the} maximum permissible negative deviation, β is the value of the free stroke of the measuring rod until both sensors 2 are triggered. During the movement of the head, the program entered into the controller changes. The step micromotor 15 rotates the gear 18, the sleeve 7 and the disk 14, reducing the overlap of the active surface of one of the sensors so that the free stroke of the measuring rod until this sensor is triggered increases by the width of the tolerance field by size L, that is, by the value α ₁ + α ₂ , where α ₂ is the maximum permissible positive deviation L. Approaching the controlled surface and in contact with the measuring rod, the head gives a response signal of only one sensor if the controlled size is in the tolerance field. If the size is less than the minimum allowed, then not a single sensor will work. If the size is larger than the maximum allowed, then both sensors will work. This will reveal whether the size lies in the tolerance field or not. After controlling one size, the head can be moved to the position required to control the size of the other surface. Reconfiguration to a different tolerance can also be done automatically, but with a different program in the process of moving the head. Similarly, reconfiguration to the third, fourth, etc. can be performed. tolerances. As a result, periods of downtime of the head during its reconfiguration will be excluded from the entire time of monitoring the dimensions of the part. Since the reconfiguration time will be reduced and will be combined with the time the head moves from surface to surface, the total control performance will increase Σ (t _1i + t _2i ) / Σt _1i times, where t _1i is the time the head moves to the i- ^th controlled surface, t _2i time of reconfiguration of the head for tolerance on i _2i size.

Claims

A control head comprising a housing, two threshold self-generating sensors fixed therein and a measuring rod mounted on flat springs, equipped with an electrically conductive sector-cut disk mounted on the end of the rod facing the sensors, and capable of interacting with them, perpendicular to their axes, and cylindrical a sleeve placed in the housing, in which the flat springs are attached to the inner wall with free ends, characterized in that it is additionally equipped with a rotary step micro drive and bchatoy transmission "gear-wheel", whose axes are parallel to the sleeve axis, the sleeve is mounted in the housing on bearings bezlyuftnyh rolling gear fixed to the output shaft microdrive, and the wheel is rigidly connected to a sleeve coaxially therewith.