SU1749697A1

SU1749697A1 - Cylindrical part element linearity tester

Info

Publication number: SU1749697A1
Application number: SU904873273A
Authority: SU
Inventors: Евгений Георгиевич Бражник; Евгений Сергеевич Колесник; Станислав Васильевич Исаков; Виктор Федорович Шульга; Владимир Сергеевич Головко; Анатолий Ильич Шеметов; Валерий Владимирович Сорока
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике. Цель изобретени - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей . Дл этого в устройстве дополнительно установлены четвертый , п тый и шестой датчики с измерительными щупами, а также механизм пр молинейного движени корпуса и датчик пройденного пути движени корпуса На опорной поверхности измерительной платформы смонтированы две направл ющие линейки дл фиксации направлени движени корпуса. Ось четвертого щупа параллельна оси первого щупа, ось п того щупа параллельна оси вторе го щупа, а ось шестого щупа параллельна оси третьего щупа Первый и четвертый щупы жестко св заны с концами первой измерительной линейки, второй и п тый щупы жестко св заны с концами второй измерительной линейки, третий и шестой щупы жестко св заны с концами третьей измерительной линейки. Оси измерительных линеек расположены в одной плоскости, перпендикул рной оси контролируемой детали. 3 ил. (л СThis invention relates to a measurement technique. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and enhance functionality. For this, the device additionally has the fourth, fifth, and sixth sensors with measuring probes, as well as the mechanism of linear motion of the housing and the sensor of the body's traversed path. Two guide lines are mounted on the supporting surface of the measuring platform to fix the direction of movement of the housing. The fourth probe axis is parallel to the first probe axis, the fifth probe axis is parallel to the second probe axis, and the sixth probe axis is parallel to the third probe axis. The first and fourth probes are rigidly connected to the ends of the first measuring line, and the second and fifth fifth probes are rigidly connected to the ends of the second probe. measuring line, the third and sixth probes are rigidly connected to the ends of the third measuring line. The axes of the measuring lines are located in one plane, perpendicular to the axis of the tested part. 3 il. (l c

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол пр молинейности образующей цилиндрических деталей, в частности вала погружного электродвигател .The invention relates to a measurement technique and can be used to control the straightness of the generator of cylindrical parts, in particular the shaft of a submersible electric motor.

. Известно устройство дл измерени отклонени от пр молинейности, содержащее корпус и расположенные на его торцах базовые опоры, на корпусе между опорами расположены отсчетные узлы с измерительными наконечниками, выполненными в виде соосно установленных подшипников качени , а центр т жести устройства pacnoj ложен в плоскости, равноудаленной от базовых спор.. A device for measuring the deviation from a linearity is known, comprising a housing and basic supports located at its ends, on the housing between the supports there are reference nodes with measuring tips made in the form of coaxially mounted rolling bearings, and the center of gravity of the pacnoj device lies in a plane equidistant from basic dispute.

Недостатком данного устройства вл етс то. что измерительные наконечники жестко установлены равномерно по длине корпуса и контролируют отклонение от пр молинейности в фиксированных точках, что не позвол ет контролировать текущие значени отклонени от пр молинейности по всей длине объекта контрол .The disadvantage of this device is that. that the measuring tips are rigidly fixed evenly along the length of the body and control the deviation from the straightness at fixed points, which does not allow to control the current values of the deviation from the straightness along the entire length of the test object.

Кроме того, конструкци корпуса не исключает его прогиб, так как измерительные наконечники, контактиру с объектом контрол , деформируют его с усилием, равйым измерительному от каждого измерительного наконечника, что вли ет на точность измерени и не позвол ет измер ть отклонени от пр молинейности с учетом изменени текущего значени диаметра в каждой контролируемой точке.In addition, the design of the case does not exclude its deflection, since the measuring tips, in contact with the test object, deform it with a force equal to the measuring tip from each measuring tip, which affects the measurement accuracy and does not allow for measuring deviations from the straightness taking into account changes in the current value of the diameter at each controlled point.

22

ю сьyou are smiling

Ч) xjH) xj

Наиболее близким по технической сущ- ности вл етс механизм дл измерени гТрогиба цилиндрических деталей встроенный в устройстве дл ориентации деталей в правильном процессе содержащий корпус установленный на опорную поверхность из мерительной платформы, три датчика с измерительными щупами, три измерительные линейки, центры которых св заны со щупами , и блок обработки сигналов, снимаемых с датчиков, причем оси первого и второго щупов расположены параллельно, а ось третьего щупа - перпендикул рно опорной поверхности измерительной платформыThe closest in technical terms is the mechanism for measuring the throat of cylindrical parts, embedded in the device for orienting parts in the correct process, including a housing mounted on a support surface from a measuring platform, three sensors with measuring probes, three measuring rulers whose centers are connected to probes. , and the processing unit of the signals taken from the sensors, with the axes of the first and second probes are parallel, and the axis of the third probe is perpendicular to the reference surface of the measuring plate plates

Недостатком данного устройство вл етс то, что возТЩж ньТе угловые смещени измерительных линеек при вариаци х положени контролируемой детали привод т к существенному увеличению погрешностей измерени . Кроме того в данном устройстве оси измерительных линеек не расположены в одной плоскости, что также приводит к дополнительным погрешност м измерений из-за неточного определени текущего значени диаметра контролируемой детали. Известное устройство обладает также ограниченными функциональными возможност ми вследствие невозможности точной прив зки контролируемого отклонени пр молинейности образующей цилиндрической детали к линейной координате, св занной с ее длинойThe disadvantage of this device is that by increasing the angular displacement of the measuring lines with variations in the position of the test piece leads to a significant increase in measurement errors. In addition, in this device, the measuring line axes are not located in the same plane, which also leads to additional measurement errors due to the inaccurate determination of the current value of the diameter of the test piece. The known device also has limited functional capabilities due to the impossibility of precisely linking the controlled deviation of the straightness of the generator of the cylindrical part to the linear coordinate associated with its length.

Цель изобретени - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностейThe purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and enhance the functionality

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство контрол пр молинейности образующей цилиндрической детали, содержащее корпус, установленный на опорную поверхность измерительной платформы, три датчика с измерительными щупами, три измерительные линейки- и блок обработки сигналов, снимаемых с датчиков, причем оси первого и второго щупов расположены параллельно, а ось третьего щупа - перпендикул рно опорной поверхности измерительной платформы, снабжено дополнительными четвертым , п тым и шестым датчиками с измерительными щупами, механизмом перемещени корпуса вдоль контролируемой детали датчиком пройденного пути корпуса и двум направл ющими линейками установленными на опорной поверхности измерительной платформы и предназначенными дл фиксации направлени перемещени корпуса причем ось измерительного щупа четвертого датчика параллельна оси щупа первого датчика, ось щупа п того датчика параллельна оси uiyna второго датчика а ось.щупа шестого датчика параллельна оси щупа третьего датчика, щупы первого и четвертого датчиков жестко св заны с концами первой измерительной линейки, щупы второго и п того датчиковThe goal is achieved by the fact that the device controls the straightness of the generatrix of the cylindrical part, comprising a housing mounted on the reference surface of the measurement platform, three sensors with measuring probes, three measuring lines and a signal processing unit taken from the sensors parallel, and the axis of the third probe is perpendicular to the reference surface of the measuring platform, equipped with additional fourth, fifth and sixth sensors with measuring probes, fur anism of body movement along the part being monitored with a body distance sensor and two guide lines mounted on the reference surface of the measurement platform and intended to fix the direction of body movement, the axis of the fourth sensor probe parallel to the axis of the first sensor, axis of the fifth sensor parallel to the uiyna axis of the second sensor and the axis of the probe of the sixth sensor is parallel to the axis of the probe of the third sensor; the probes of the first and fourth sensors are rigidly connected to the ends of the first measurement line gauges, probes of the second and fifth sensors

жестко св заны с концами второй измерительной линейки, щупы третьего и шестого датчиков жестко св заны с концами третьей измерительной линейки, а оси измерительных линеек расположены в одной плоско0 сти, перпендикул рной направл ющим линейкам.rigidly connected to the ends of the second measuring range, probes of the third and sixth sensors are rigidly connected to the ends of the third measuring range, and the axes of the measuring lines are located in the same plane perpendicular to the guide lines.

Установка в устройство дополнительных датчиков (четвертого п того, шестого) с измерительными щупами и их жестка св зьInstallation of additional sensors (fourth fifth, sixth) with measuring probes and their rigid connection

5 с измерительными линейками полностью исключает перекос линеек в процессе их калибровки а параллельность осей четвертого и первого, п того и второго шестого и третьего щупов исключает заклинивание5 with measuring rulers completely eliminates the misalignment of the rulers during their calibration and the parallelism of the axes of the fourth and first, fifth and second sixth and third probes eliminates jamming

0 щупов в процессе их перемещени а их жестка св зь с измерительными линейками устран ет также зазоры между ними Расположение осей измерительных линеек в одной плоскости, перпендикул рной на5 правл ющим линейкам, обеспечивает высокую точность измерени При этом точность измерений повышаетс благодар уменьшению погрешностей св занных с угловым смещением измеритольных линеек Рас0 шир ютс также функциональные возможности устройства в силу того, что использование механизма перемещени корпуса вдопь контролируемой детали с датчиком пройденного пуги позвол ет ув зать0 probes in the process of their movement and their rigid connection with the measuring lines also eliminates the gaps between them. The arrangement of the axes of the measuring lines in one plane, perpendicular to the five right-handed rulers, ensures high accuracy of measurement. The accuracy of the measurements is increased due to the decrease in errors due to the angular displacement of the measuring lines. The functionality of the device is also expanded due to the fact that the use of the mechanism for moving the body to the monitored part from the sensor ohm traversed pugi allows to show uv

5 контролируемое отклонение образующей цилиндрической детали с линейной координатой , св занной с длиной контролируемой детали.5 a controlled deviation of the generatrix of the cylindrical part with a linear coordinate associated with the length of the part being monitored.

Нафиг.1 показано устройство со схемойFigure 1 shows the device with the scheme

0 подключени блока обработки сигналов, общий вид на фиг 2 - то же вид сверху, на фиг 3 - вид А на фиг 10 connecting the signal processing unit, the general view in FIG. 2 is the same top view, in FIG. 3, view A in FIG. 1

Устройство содержит П-образный корпус 1, установленный на опорную поверх5 ность измерительной платформы 2 шесть датчиков 3 - 8 с измерительными щупами 9 - 14, три измерительные линейки 15 - 17, контролируемую деталь 18 две направл ющие линейки 19 и 20, механизм 21 переме0 щени корпуса 1 вдоль контролируемой детали 18, датчик 22 пройденного пути движени корпуса 1 и блок 23 обработки сигналов Первый измеритепьный щуп 9 с одной стороны соединен с первым датчиком 3, а сThe device contains a U-shaped case 1, mounted on the supporting surface of the measuring platform 2, six sensors 3–8 with measuring probes 9–14, three measuring lines 15–17, a test piece 18 two guiding lines 19 and 20, an interchange mechanism 21 the housing 1 along the monitored part 18, the sensor 22 of the movement path of the housing 1 and the signal processing unit 23 First measure the probe 9 on one side is connected to the first sensor 3, and

5 другой стороны - с концом первой измерительной линейки 15 Четвертый измерительный щуп 12 расположен так что его ось параллельна оси первого щупа 9 и в то же врем он с одной стороны соединен с четвертым датчиком бас другой стороны - с5 of the other side - with the end of the first measuring ruler 15; the fourth measuring probe 12 is located so that its axis is parallel to the axis of the first probe 9 and at the same time it is connected to the fourth bass sensor of the other side - from

вторым концом первой измерительной линейки 15 Второй измерительный щуп 10с одной стороны соединен с вторым датчиком 4, а с другой стороны с концом второй измерительной линейки 16 П тый измери- тельный щуп 13 расположен, так что его ось параллельна оси второго щупа 10 и в то же врем он с одной стороны соединен с п тым датчиком 7, а с другой стороны - с вторым концом второй измерительной линейки 16 Третий измерительный щуп 11 с одной стороны соединен с третьим датчиком 5, а с другой стороны - с концом третьей измерительной линейки 17 Шестой измерительный щуп 14 расположен так что его ось параллельна оси третьего щупа 11, и в то же врем он с одной стороны соединен с шестым датчиком Вас другой стороны - с вторым концом третьей измерительной линейки 17. В стенках корпуса 1 выполнены прецизионные сквозные отверсти (не показаны ), в которых расположены измерительные щупы 9-14 так, что их оси и оси измерительных линеек 15 - 17 наход тс в одной плоскости, перпендикул рной на- прайл ющим линейкамthe second end of the first measuring range 15 Second measuring probe 10c on one side is connected to the second sensor 4, and on the other hand to the end of the second measuring range 16 the Fifth measuring probe 13 is located, so that its axis is parallel to the axis of the second probe 10 and at the same on the one hand, it is connected to the fifth sensor 7, and on the other hand to the second end of the second measuring range 16. The third measuring probe 11 is connected to the third sensor 5 on the one hand, and to the sixth measuring sensor on the other hand. The probe 14 is located so that its axis is parallel to the axis of the third probe 11, and at the same time it is connected to the sixth sensor of you on the other hand on the one hand - to the second end of the third measuring ruler 17. In the walls of the housing 1, there are precision through holes (not shown ), in which the test probes 9-14 are located so that their axes and the axes of the measuring lines 15-17 are in the same plane perpendicular to the lateral rulers

Датчики 3-8 могут быть выполнены, например, в виде упругих титановых балок, на консольные части которых наклеены с двух сторон тензорезисторы включенные электрически по схеме полумоста (рези- стивного делител напр жени ) Один конец такой балки соедин етс жестко с корпусом 1 устройства, а другой консольный соприкасаетс с соответствующим измерительным щупом При подаче питающего напр жени на полумост, образованный тензорезисторами, на выходе существует электрический сигнал в виде напр жени , пропорционального линейному перемещению измерительного щупа, соприкасающегос с консольной частью данного датчика. В качестве датчиков в данном устройстве могут быть применены также оп- тикоэлектронные, электромагнитные, емко- стные и другие датчики, преобразующие линейные перемещени измерительных щупов в изменени параметров электрического сигнала.Sensors 3-8 can be made, for example, in the form of elastic titanium beams, on the console parts of which are glued on both sides of the resistance strain gages electrically connected according to the half-bridge (resistive voltage divider) circuit One end of such a beam is connected rigidly with the device body 1, and the other console is in contact with the corresponding measuring probe. When a supply voltage is applied to the half bridge formed by the strain gauges, there is an electrical signal at the output in the form of a voltage proportional to the linear displacement measuring probe in contact with the console part of the sensor. Optoelectronic, electromagnetic, capacitive and other sensors can be used as sensors in this device that convert linear movements of the probes into changes in the electrical signal parameters.

В качестве механизма 21 перемещени корпуса вдоль контролируемой детали могут быть применены жестко прикрепленные к корпусу 1 электродвигатели, на валы которых посажены колеса, соедин емые с помощью зубчатой или фрикционной передачи с направл ющими линейками 19 и 20. Возможна также реализаци механизма 21 в другом конструктивном исполнении, например в виде тросовой т ги и т.пAs a mechanism for moving the housing along the part being monitored, electric motors rigidly attached to the housing 1 can be applied, on whose shafts the wheels are mounted, connected by gear or friction transmission with guide bars 19 and 20. It is also possible to implement the mechanism 21 in another design , for example in the form of cable ti, etc.

Датчик 22 пройденного пути может быть выполнен в виде счетчика оборотов колес насаженных на электродвигатели при реализации механизма 21 пр молинейного движени по первому варианту. Возможна также реализаций датчика пройденного пути в виде оптико-электронного дальномер- ного устройства, жестко соединенного с корпусом. В последнем случае на одном и концов направл ющей линейки 19 (или 20) устанавливаетс оптический отражатель.The sensor 22 for the traveled path can be made in the form of a wheel revolution meter mounted on electric motors during the realization of the mechanism 21 of linear motion in the first embodiment. It is also possible to implement a distance sensor in the form of an optoelectronic distance measuring device, which is rigidly connected to the housing. In the latter case, an optical reflector is mounted on one and the ends of the guide bar 19 (or 20).

Перед проведением измерений отклонени от пр молинейности образующей ци линд рической детали, например вала погружного электродвигател , устройство калибруетс по специальной методике с помощью образцовых кольцевых мер Размер (диаметр) первой меры соответствует номинальному диаметру контролируемого вала 18, а второй меры - сумме размеров номинального диаметра и допустимой величины отклонени от пр молинейности контролируемого вала При калибровке датчиков наборы кольцевых мер поочередно ввод тс между рабочими поверхност ми измерительных линеек 15 - 17 и опорной поверхностью измерительной платформы 2 и фиксируют в блоке 23 обработки сигналов уровни (параметры) электрических сигналов электрических сигналов, поступающих с датчиков 3-8 Это позвол ет обеспечивать метрологически работу устройства в заданном диапазоне измерений.Before measuring the deviations from the straightness of the generatrix of the cylindrical part, for example, the shaft of a submersible electric motor, the device is calibrated using a special technique using exemplary ring measures. The size (diameter) of the first measure corresponds to the nominal diameter of the monitored shaft 18, and the second measure - the sum of the sizes of the nominal diameter and the permissible deviation from the linearity of the monitored shaft. When calibrating sensors, sets of ring gauges are alternately inserted between working surfaces ritelnyh lines 15 - 17 and the supporting surface of the measuring plate 2 and is fixed in block 23, the signal processing levels (parameter) electrical signals of electrical signals from the sensors 3-8 This allows the device to provide metrologically work in a predetermined measurement range.

Устройство контрол пр молинейности образующей цилиндрической детали работает следующим образом.The device controls the straightness of the generatrix of the cylindrical part as follows.

В начальном положении корпус 1 устройства устанавливают на измерительной платформе 2 так, чтобы на выходах датчиков 3-8 по вились электрические сигналы, свидетельствующие о том, ч го измерительные щупы 9-14 зан ли положени , при которых измерительные линейки 15 - 17 своими .рабочими поверхност ми коснулись контролируемого вала 18, предварительно уложенного между направл ющими линейками 19 и 20 и зафиксированного фиксаторами на его торцовых поверхност х В этом случае на выходах датчиков 3-8 по вл ютс электрические сигналы с соответствующими параметрами (уровн ми кг-орые поступают в блок 23 обработки сигналов. В блоке 23 параметры (уровни) сигналов, снимаемых с датчиков, обрабатываютс в соответствии со следующим алгоритмом.In the initial position, the device body 1 is mounted on the measuring platform 2 so that the outputs of sensors 3-8 produce electrical signals indicating that the measuring probes 9-14 are occupied by the positions at which the measuring lines 15-17 their own workers The surfaces touched the monitored shaft 18, pre-laid between the guide bars 19 and 20 and fixed by retainers on its end surfaces. In this case, the outputs of the sensors 3-8 appear electrical signals with corresponding Parameters (kg-levels of orye received in the signal processing unit 23. In block 23 parameters (levels) of the signals picked up from the sensors are processed in accordance with the following algorithm.

Параметры (уровни или напр жени ) сигналов, снимаемых с первого 3, второго 4, четвертого 6 и п того 7 датчиков, суммируютс : h + I2 + 4 + Is lg По величине .этой суммы lg суд т о значении текущего диаметpa вала. Параметры сигналов снимаемых с третьего 5 и шестого 8 датчиков, суммируютс : з+1б Igo, затем из полученной суммы вычитаетс предыдуща сумма Ig, т.е. IgO - Ig IO. Полученна разность lo пропорциональна отклонению образующей контролируемого вала от пр молинейности и по ней суд т о величине этого отклонени The parameters (levels or voltages) of the signals taken from the first 3, second 4, fourth 6 and fifth 7 sensors are summed up: h + I2 + 4 + Is lg The value of this sum lg judged the value of the current shaft diameter. The parameters of the signals taken from the third 5 and sixth 8 sensors are summed up: C + 1b Igo, then the previous sum Ig is subtracted from the sum obtained, i.e. IgO - Ig IO. The resulting difference lo is proportional to the deviation of the generator of the monitored shaft from the straightness and is judged by the magnitude of this deviation

В динамическом режиме включаетс механизм 21 перемещени корпуса, под воздействием которого корпус 1 медленно передвигаетс вдоль направл ющих линеек 19 и 20. При этом измерительные линейки 15 - 17скольз т вдоль образующей контролируемого вала 18 и на выходах датчиков 3-8 по вл ютс изменени параметров сигналов, которые обрабатываютс в блоке 23 в соответствии с указанным алгоритмом. По изменению величины суммарного сигнала Ig суд т об изменении величины диаметра контролируемого вала, а по изменению to - об изменении величины отклонени образующей контролируемого вала от пр молинейности . При этом с выхода датчика 22 пройденного пути в блок 23 обработки поступает сигнал, параметры которого св заны с линейной координатой вдоль образующей контролируемого вала 18. Это позвол ет ув зать контролируемые текущий диаметр и отклонение образующей от пр молинейности контролируемого вала с линейной координатой, св занной с длиной вала.In the dynamic mode, the body movement mechanism 21 is activated, under the influence of which the body 1 slowly moves along the guide bars 19 and 20. In this case, the measuring lines 15-17 slide along the generator of the monitored shaft 18 and the outputs of the sensors 3-8 appear which are processed in block 23 in accordance with the indicated algorithm. By changing the value of the total signal Ig, a change is made about the change of the diameter of the monitored shaft, and by changing the to - about the change of the deviation of the generatrix of the controlled shaft from the straightness. At the same time, the output from the sensor 22 of the traversed path to the processing unit 23 receives a signal whose parameters are related to the linear coordinate along the generator of the monitored shaft 18. This allows you to link the monitored current diameter and the deviation of the generatrix from the linearity of the monitored shaft to the linear coordinate associated with shaft length.

Использование предложенного устройства контрол пр молинейности образующей цилиндрической детали обеспечит высокую точность измерений и более широкие функциональные возможности за счет уменьшени погрешностей, св занных с угловыми смещени ми измерительных линеек и возможности ув заУь контрблируемоеThe use of the proposed device to control the linearity of the generatrix of a cylindrical part will provide high accuracy of measurements and broader functionality by reducing the errors associated with the angular displacements of the measuring lines and the possibility of creating a counterbalanced

Claims

the deflection of the generator of the cylindrical part with the linear coordinate associated with the length of the part being monitored. Invention Formula

A device for controlling the straightness of the generator of a cylindrical part, comprising a housing mounted on the support surface of the measuring platform, three sensors with measuring probes. three measuring bars and a signal processing unit taken from the sensors, the axes of the first and second probes are parallel, and the third probe axis is perpendicular to the support surface of the measuring platform, in order to improve measurement accuracy and enhance functionality, the device is equipped with additional fourth, fifth and sixth

sensors with probes, a body movement movement along the monitored part, a body distance sensor and two guide rails mounted on the support surface of the measurement platform and intended to fix the direction of movement of the body, with the axis of the fourth probe parallel to the axis of the probe of the first sensor, axis

The probe of the fifth sensor is parallel to the axis of the probe of the second sensor, and the axis of the probe of the sixth sensor is parallel to the axis of the probe of the third sensor; the probes of the first and fourth sensors are rigidly connected to the ends of the first measuring probe.

the rulers, the probes of the second and fifth sensors are rigidly connected to the ends of the second measuring ruler, the probes of the third and sixth sensors are rigidly connected to the ends of the third measuring ruler, and the axes of the measuring rulers are located in the same plane perpendicular to the guide rulers.

17. 11

five /

F

ws

20W

2

22

;;

Fm.z