RU2234674C1 - Put-on roundness meter - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology.

SUBSTANCE: invention can be used in metrological devices for revealing errors in profile, including out-of roundness. Proposed put-on roundness meter has body-clamp 1 with measuring pickup 2 and multistep self-aligning supports arranged symmetrically relative to pickup, each step being made of resilient-material joints 5, 7 and balancers 6, 8. Each resilient-material joint is formed as flexible bridge between balancers of first and second steps. Balancers formed on ends of resilient material joints of each step can rock. Each balancer of last step is provided with two inserts 9 with spherical surface (balls) arranged symmetrically relative to resilient material joints.

EFFECT: improved accuracy of measurement of part out-of-roundness, high repairability.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в метрологических устройствах для измерения ошибок профиля, включая измерение отклонения от круглости.The invention relates to measuring technique and can be used in metrological devices for measuring profile errors, including the measurement of deviation from roundness.

Известно приспособление для контроля круглости (SU №295011, 02.01.67, G 01 B 5/20). Оно содержит корпус с прецизионным шпиндельным узлом, состоящим из гильзы и шпинделя, механизм тонкого центрирования шпинделя, индикатор, щуп которого расположен на нижнем конце шпинделя, причем корпус снабжен трехкулачковым механизмом для установки и закрепления приспособления на проверяемой детали. Результаты контроля круглости не отличаются достоверностью из-за наличия установочных погрешностей.A device for controlling roundness is known (SU No. 295011, 02.01.67, G 01 B 5/20). It contains a housing with a precision spindle assembly consisting of a sleeve and a spindle, a mechanism for fine centering the spindle, an indicator, the probe of which is located at the lower end of the spindle, the housing being equipped with a three-jaw mechanism for mounting and securing the device on the tested part. The results of the roundness control are not reliable due to the presence of installation errors.

Известны способ и устройство для измерения некруглостей (US №3942253, 03.05.74, G 05 В 5/20). Устройство содержит измеритель линейных перемещений, радиальные базирующие опоры, которые выполнены в виде многоступенчатых самоустанавливающихся балансиров, расположенных симметрично относительно измерителя линейных перемещений. Для измерения некруглости различных диаметров контролируемых деталей необходимо каждый раз проводить измерительные и установочные операции по технологической перенастройке балансиров, охватывающих диаметр.A known method and device for measuring non-circularity (US No. 3942253, 03.05.74, G 05 B 5/20). The device comprises a linear displacement meter, radial based bearings, which are made in the form of multi-stage self-aligning balancers, located symmetrically relative to the linear displacement meter. To measure the non-circularity of various diameters of the controlled parts, it is necessary to carry out measuring and installation operations on technological reconfiguration of the balancers covering the diameter each time.

Известен накладной кругломер (RU №2134404, 19.10.98, G 01 В 5/20). Он содержит корпус с измерительным датчиком и симметрично расположенные относительно датчика многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры в виде балансиров и ползунов. Направляющие корпуса и балансиры каждой ступени снабжены измерительными линейками с ползунами, которые имеют возможность перемещения вдоль последних. Корпус установлен на рычаге, связанным шарнирно со стойкой.Known consignment kruglomer (RU No. 2134404, 10/19/98, G 01 B 5/20). It contains a housing with a measuring sensor and symmetrically located relative to the sensor multi-stage self-aligning supports in the form of balancers and sliders. Guide housings and balancers of each stage are equipped with measuring rulers with sliders, which have the ability to move along the latter. The housing is mounted on a lever pivotally connected to a stand.

К недостаткам описанных выше кругломеров можно отнести необходимость точной регулировки положения опор на измерительных линейках относительно измеряемой детали. Кроме того, наличие узлов с осями вращения снижает надежность и точность всего устройства.The disadvantages of the above-described circular gauges include the need for precise adjustment of the position of the supports on the measuring rulers relative to the measured part. In addition, the presence of nodes with axes of rotation reduces the reliability and accuracy of the entire device.

Известен накладной кругломер, который свободен от описанных выше недостатков (RU №2196959, G 01 В 5/20, 2001). Он содержит корпус с измерительным датчиком и симметрично расположенные относительно датчика многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры. Корпус и опоры могут быть выполнены в виде единого целого из единой заготовки материала. Корпус представляет собой скобу, охватывающую измеряемую деталь, на плечах скобы сформированы многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры, каждая ступень которых выполнена из упругих шарниров и балансиров, причем каждый упругий шарнир сформирован в виде упругой перемычки. Балансиры установлены с возможностью совершения качательных движений. Балансиры последней ступени снабжены твердосплавными износостойкими прокладками. К недостаткам такой конструкции можно отнести то, что контакт поверхности балансиров последней ступени и измеряемой детали осуществляется по линиям, что снижает достоверность и точность измерения.Known consignment kruglomer, which is free from the above disadvantages (RU No. 2196959, G 01 In 5/20, 2001). It contains a housing with a measuring sensor and multi-stage self-aligning bearings symmetrically positioned relative to the sensor. The housing and supports can be made as a single unit from a single material blank. The case is a bracket covering the measured part, on the shoulders of the bracket are formed multi-stage self-aligning supports, each step of which is made of elastic hinges and balancers, and each elastic hinge is formed in the form of an elastic bridge. Balancers are installed with the possibility of making swinging movements. The balancers of the last stage are equipped with carbide wear-resistant gaskets. The disadvantages of this design include the fact that the contact surface of the balancers of the last stage and the measured part is carried out along the lines, which reduces the reliability and accuracy of the measurement.

Задачи, на решение которых направлено изобретение, состоят в повышении точности контроля измерения некруглости детали, повышении ремонтопригодности.The tasks to be solved by the invention are aimed at improving the accuracy of monitoring the measurement of non-circularity of a part, and increasing maintainability.

Поставленные задачи решены следующим образом. Накладной кругломер содержит корпус-скобу с измерительным датчиком и симметрично расположенные относительно датчика многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры, каждая ступень которых выполнена из упругих шарниров и балансиров, причем каждый упругий шарнир сформирован в виде упругой перемычки между балансирами первой и второй ступеней, на концах упругих шарниров каждой ступени сформированы балансиры, имеющие возможность совершать качательные движения, и отличается кругломер тем, что каждый балансир последней ступени снабжен двумя вставками со сферической поверхностью, расположенными симметрично относительно упругих шарниров.The tasks are solved as follows. The laid on round gauge comprises a bracket body with a measuring sensor and multi-stage self-aligning bearings symmetrically positioned relative to the sensor, each step of which is made of elastic hinges and balancers, each elastic hinge being formed in the form of an elastic bridge between the balancers of the first and second stages, at the ends of the elastic hinges of each stage balancers are formed that have the ability to make rocking movements, and the circular gauge is different in that each balancer of the last stage is equipped with two I inserts with a spherical surface, arranged symmetrically with respect to the elastic hinges.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид кругломера.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the circle gage.

Корпус кругломера, упругие шарниры, балансиры выполнены в виде единого целого из единой заготовки материала и представляют собой единую монолитную деталь. Накладной кругломер содержит корпус 1, в котором установлен датчик 2 с измерительным наконечником 3. В корпус 1 встроена система многоступенчатых самоустанавливающихся опор, охватывающих контролируемое изделие и расположенных симметрично относительно датчика. Каждая ступень состоит из симметрично расположенных относительно вертикальной оси корпуса упругих шарниров и балансиров.The body of the circular gauge, elastic hinges, balancers are made in the form of a single whole from a single material blank and represent a single monolithic part. The overlaid round gauge comprises a housing 1, in which a sensor 2 with a measuring tip 3 is installed. A multi-stage self-aligning support system is installed in the housing 1, covering the controlled product and located symmetrically relative to the sensor. Each step consists of elastic hinges and balancers symmetrically located relative to the vertical axis of the housing.

На чертеже приведен пример конструкции кругломера с двухступенчатыми опорами. Корпус кругломера 1 выполнен в виде скобы, охватывающей измеряемую деталь 4. На плечах скобы симметрично расположены два упругих шарнира первой ступени 5. Каждый упругий шарнир 5 сформирован в виде упругой перемычки между скобой и балансиром первой ступени 6. На концах упомянутых упругих шарниров 5 сформированы балансиры первой ступени 6. Балансиры 6 имеют возможность совершать качательные движения и представляют собой коромысла, на плечах которых расположены упругие шарниры второй ступени 7. Каждый упругий шарнир 7 сформирован в виде упругой перемычки между балансирами первой ступени 6 и балансирами второй ступени 8 (башмаками). Балансиры 8 имеют возможность совершать качательные движения. Оси качания упругих шарниров 5 и 7 параллельны оси измеряемой детали. Угол поворота балансиров первой и второй ступеней ограничен упорами, которые предохраняют упругие шарниры от поломки. Каждый балансир последней ступени снабжен двумя вставками со сферической поверхностью 9 (приведена конструкция с шариками). Шарики 9 расположены симметрично относительно упругих шарниров 7. При проведении измерений контакт шариков с деталью осуществляется в точке. Шарики 9 могут быть установлены в балансиры 8 с помощью известных способов, например вклеены, вставлены методом клеммного зажима, и могут быть легко заменены в случае необходимости, что повышает ремонтопригодность кругломера. Шарики изготовлены из износостойкого материала с низким коэффициентом трения, например твердосплавных материалов, искусственных сапфиров. Диаметр шарика зависит от диаметра измеряемой детали - чем больше диаметр измеряемой детали, тем больше диаметр шарика. В отличие от прототипа при точечном контакте снижается возможность попадания загрязнений между шариками и поверхностью изделия, что положительно влияет на стабильность работы и точность.The drawing shows an example of the design of a circular gauge with two-stage supports. The body of the round gauge 1 is made in the form of a bracket covering the measured part 4. Two elastic hinges of the first stage 5 are symmetrically located on the shoulders of the bracket. Each elastic hinge 5 is formed as an elastic bridge between the bracket and the balancer of the first stage 6. At the ends of the mentioned elastic hinges 5, balancers are formed the first stage 6. The balancers 6 have the ability to make rocking movements and are rocker arms, on the shoulders of which there are elastic hinges of the second stage 7. Each elastic hinge 7 is formed in the form of an elastic minutes rocker bridge between the first stage 6 of the second stage and balancers 8 (shoe). Balancers 8 have the ability to make swinging movements. The swing axes of the elastic joints 5 and 7 are parallel to the axis of the measured part. The angle of rotation of the balancers of the first and second stages is limited by stops that protect the elastic joints from damage. Each balancer of the last stage is equipped with two inserts with a spherical surface 9 (the design with balls is given). The balls 9 are located symmetrically with respect to the elastic joints 7. During measurements, the contact of the balls with the part is carried out at a point. The balls 9 can be installed in the balancers 8 using known methods, for example, glued, inserted by the method of terminal clamping, and can be easily replaced if necessary, which increases the maintainability of the round gage. The balls are made of a wear-resistant material with a low coefficient of friction, for example, carbide materials, artificial sapphires. The diameter of the ball depends on the diameter of the measured part - the larger the diameter of the measured part, the larger the diameter of the ball. Unlike the prototype, the point contact reduces the possibility of contaminants entering between the balls and the surface of the product, which positively affects the stability of work and accuracy.

Для проведения измерений корпус кругломера опускают на контролируемую поверхность вращающейся детали и он под действием веса прижимается к ней самоустанавливающимися опорами. Затем проводят грубую и точную настройку измерительного датчика, приводят деталь во вращение и начинают измерения.To carry out measurements, the body of the circular gauge is lowered onto the controlled surface of the rotating part and, under the influence of weight, it is pressed against it by self-supporting bearings. Then a rough and precise adjustment of the measuring sensor is carried out, the part is brought into rotation and measurements are started.

Многоступенчатые опоры совершают качательные движения относительно осей упругих шарниров 5, 7 и обеспечивают постоянный контакт сферической поверхности с контролируемой поверхностью детали. Система опор, имеющая несколько степеней свободы в плоскости измеряемого профиля, обеспечивает постоянное слежение измерительного датчика за поверхностью контролируемой детали. При этом нестабильность положения точки О - центра средней окружности контролируемого профиля детали - не влияет на показания измерительного датчика, фиксирующего крутость опорного сечения вращающейся детали.Multi-stage supports perform oscillating movements relative to the axes of the elastic joints 5, 7 and provide constant contact of the spherical surface with the controlled surface of the part. The support system, which has several degrees of freedom in the plane of the measured profile, provides constant tracking of the measuring sensor over the surface of the controlled part. Moreover, the instability of the position of the point O - the center of the middle circle of the controlled profile of the part - does not affect the readings of the measuring sensor that fixes the steepness of the reference section of the rotating part.

Система многоступенчатых самоустанавливающихся опор при взаимодействии с поверхностью вращающейся детали стабилизирует положение центра средней окружности контролируемого профиля детали (точка О) относительно измерительного датчика. При этом линейные перемещения наконечника датчика зафиксируют отклонения контролируемого профиля от окружности.The system of multi-stage self-aligning supports, when interacting with the surface of a rotating part, stabilizes the position of the center of the middle circle of the controlled part profile (point O) relative to the measuring sensor. In this case, linear movements of the probe tip will record deviations of the controlled profile from the circle.

Предлагаемая конструкция накладного кругломера позволяет измерять детали любой длины, однако имеет ограничения по диапазону измеряемых диаметров. Так как конструкция проста и экономична в изготовлении, то указанные ограничения можно компенсировать изготовлением наборов кругломеров, которые предназначены для измерения определенного ряда размеров контролируемых диаметров.The proposed design of the overlaid round gauge allows you to measure parts of any length, but has limitations on the range of measured diameters. Since the design is simple and economical to manufacture, these limitations can be compensated by the manufacture of sets of round gauges, which are designed to measure a certain number of sizes of controlled diameters.

Предлагаемое изобретение найдет применение в тех областях техники, где требуется решать задачи измерения круглости сечений валов, а также измерять конусность или бочкообразность.The present invention will find application in those areas of technology where it is required to solve the problem of measuring the circularity of the shaft sections, as well as measuring the taper or barrel shape.

Claims (3)

1. Накладной кругломер, содержащий корпус-скобу с измерительным датчиком и симметрично расположенные относительно датчика многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры, каждая ступень которых выполнена из упругих шарниров и балансиров, причем каждый упругий шарнир сформирован в виде упругой перемычки между балансирами первой и второй ступени, на концах упругих шарниров каждой ступени сформированы балансиры, имеющие возможность совершать качательные движения, отличающийся тем, что каждый балансир последней ступени снабжен двумя вставками со сферической поверхностью, расположенными симметрично относительно упругих шарниров.1. An overhead round gauge comprising a bracket body with a measuring sensor and multistage self-aligning bearings symmetrically positioned relative to the sensor, each step of which is made of elastic hinges and balancers, each elastic hinge being formed in the form of an elastic jumper between the balancers of the first and second stage, at the ends of the elastic hinges of each stage are formed balancers having the ability to make swinging movements, characterized in that each balancer of the last stage is equipped with two vkami with a spherical surface, located symmetrically relative to the elastic joints. 2. Кругломер по п.1, отличающийся тем, что вставки со сферической поверхностью выполнены в виде шариков из износостойкого материала с низким коэффициентом трения.2. The round gauge according to claim 1, characterized in that the insert with a spherical surface is made in the form of balls of wear-resistant material with a low coefficient of friction. 3. Кругломер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что величина диаметра шарика зависит от величины диаметра измеряемой детали.3. The round gauge according to claims 1 and 2, characterized in that the value of the diameter of the ball depends on the diameter of the measured part.