SU1763861A1 - Bore diameter measuring device - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, к устройствам дл  измерени  / отверстий и может быть использовано в системах автоматического контрол  в гибких автоматизированных производствах Цель изобретени  - повышение точности измерени  и надежности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  диаметра отверсти , содержащее основание 5 с корпусом 1, оправку 2, двуплечий рычаг 11, измерительный преобразователь 8, снабжено дополнительным рычагом 10, упруго св занным с рычагом 11, и двум  парами упругих шарниров 9, предназначенных дл  св зи рычагов с основанием 5 и корпусом. 6 ил.The invention relates to measurement technology, to devices for measuring / orifices and can be used in automatic control systems in flexible automated manufacturing facilities. The purpose of the invention is to improve measurement accuracy and reliability. This goal is achieved in that the device for measuring the diameter of the aperture, comprising a base 5 with a housing 1, a mandrel 2, a two-arm lever 11, a measuring transducer 8, is equipped with an additional lever 10 elastically connected with the lever 11 and two pairs of elastic hinges 9 designed for linking the levers with the base 5 and the housing. 6 Il.

Description

I II I

11 2011 20

70 Фиг 770 FIG 7

12 712 7

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности, к устройствам дл  измерени  диаметра сквозных или глухих отверстий и может быть использовано в системах автоматического контрол  в гибких автоматизированных производствах.The invention relates to a measurement technique, in particular, to devices for measuring the diameter of through or blind holes and can be used in automatic control systems in flexible automated industries.

Известно устройство дл  измерени  внутреннего диаметра труб, содержащее центральный стержень, три пары втулок с возможностью возвратно-поступательного движени , упоры, установленные на стержне между втулками, а также две последовательные группы двухзвенников, одна из которых состоит из трех двухзвенников, св занных с втулками и установленных под углом 120° друг к другу, а друга  группа - из четырех двухзвенников, расположенных симметрично оси центрального стержн , Корпус датчика и сердечник св заны с противоположными упорами одной из пардвух- звенников. Недостатком устройства  вл етс  сложность конструкции и низка  надежность вследствие большого количества узлов трени .A device for measuring the internal diameter of pipes is known, comprising a central rod, three pairs of sleeves with the possibility of reciprocating motion, stops mounted on the rod between the sleeves, as well as two successive groups of double joints, one of which consists of three double joints connected to the sleeves and installed at an angle of 120 ° to each other, while the other group consists of four two-links located symmetrically with the axis of the central rod; the sensor body and the core are connected to opposite stops of one of ardvuh- zvennikov. The drawback of the device is the complexity of the design and low reliability due to the large number of friction units.

Известен прибор дл  измерени  внут- ренних и наружных диаметров, состо щий из двух корпусов, соединенных между собой штангами. Один корпус может свободно перемещатьс  относительно штанги дл  настройки на заданный диаметр, а другой кор- пус неподвижно соединен со штангами. В корпус перпендикул рно штангам закреплены измерительные щупы, которые могут поворачиватьс  и выдвигатьс  вдоль оси штанги. Недостатком устройства  вл етс  низка  точность и надежность вследствие наличи  трени  в сопр жени х.A device for measuring internal and external diameters is known, which consists of two bodies connected with each other by means of rods. One body can move freely relative to the rod to adjust to a given diameter, and the other body is fixedly connected to the rods. The probes are mounted perpendicular to the rods and can be rotated and extended along the axis of the rod. The disadvantage of the device is low accuracy and reliability due to the presence of friction in the joints.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому изобретению  вл етс  выбранна  в качестве прототипа конструк- ции устройства дл  измерени  диаметра отверсти , содержаща  корпус, размещенную в нем цилиндрическую оправку с продольным пазом и четырьм  базовыми упорами на образующих цилиндрической поверхно- сти, датчик линейных перемещений и двуплечий рычаг с измерительным наконечником, св занные с корпусом через пружинный параллелограмм. Недостатком данного устройства дл  измерени  диамет- ра отверсти   вл етс  методическа  ошибка (под методической ошибкой понимаетс  погрешность метода измерений), возникающа  при измерении, из-за особенностей конструкции устройства (расчет прилагаетс ), низка  надежность вследствие износа опор на оправке при перемещени х измер емой детали, незамкнутости кинематической цепи в паре рычаг-преобразователь линейных перемещений, а также невозможность измерени  детали в произвольном сечении . Использование пружинного параллелограмма дл  определени  точки отталкивани  при настройке снижает достижимую точность центрировани .The closest in technical essence to the claimed invention is the design of a device for measuring the diameter of an aperture selected as a prototype, comprising a housing, a cylindrical mandrel accommodated therein with a longitudinal groove and four basic stops on the cylindrical surface forming, a linear displacement sensor and a double-arm lever with a measuring tip, connected to the body via a spring parallelogram. The disadvantage of this device for measuring the diameter of the hole is a methodical error (method error is the measurement method error) arising from the measurement, due to the design features of the device (calculation is attached), low reliability due to wear of the bearing on the mandrel when moving parts, openness of the kinematic chain in a pair of linear displacement lever, as well as the impossibility of measuring the part in an arbitrary section. Using a spring parallelogram to determine the repulsion point during tuning reduces the achievable centering accuracy.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и метрологической надежности средства измерений за счет ликвидации методической ошибки и повышени  жесткости конструкции.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and metrological reliability of the measurement instrument by eliminating the methodological error and increasing the rigidity of the structure.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит одноплечий рычаг, уста- новленный на основании на упругом шарнире, выполненном в виде двух взаимно перпендикул рных плоских пружин и св зан упругим шарниром с двуплечим рычагом , одно плечо которого с измерительным наконечником на его конце размещено в продольном пазу оправки, а другое св зано промежуточным соединительным звеном со штоком преобразовател  линейных перемещений .This goal is achieved in that the device contains a single-arm lever mounted on a base on an elastic hinge, made in the form of two mutually perpendicular flat springs and connected by an elastic hinge with a two-arm lever, one arm of which with a measuring tip at its end is placed in the longitudinal the groove of the mandrel, and the other is connected by an intermediate connecting link with the linear displacement transducer stem.

При этом основание шарнирно соединено с корпусом с возможностью качатель- ного движени  в горизонтальной плоскости, ось штока преобразовател  линейных перемещений лежит в вертикальной плоскости, проход щей через упругий пружинный шарнир , соедин ющий одноплечий рычаг с основанием .In this case, the base is pivotally connected to the housing with the possibility of swinging motion in the horizontal plane, the axis of the linear displacement transducer stem lies in the vertical plane passing through the elastic spring hinge connecting the single-arm lever to the base.

На фиг.1 дан общий вид устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.2; на фиг.6 - кинематическа  схема измерительной системы.Figure 1 is a general view of the device; figure 2 - section aa in figure 1; on fig.Z - section GG on figure 1; figure 4 - section bb in figure 2; figure 5 is a section bb In figure 2; 6 is a kinematic diagram of a measuring system.

Устройство содержит корпус 1, закрепленную на нем цилиндрическую оправку 2 с продольным пазом 3 и лысками 4 основание 5, установленное на шарнире 6 в корпусе с возможностью качательного движени  и фиксации винтами 7. В основании закреплен преобразователь линейных перемещений 8, а на упругом пружинном шарнире, выполненном в виде двух взаимно перпендикул рных пружин 9 установлен одноплечий рычаг 10, соединенный аналогичным упругим шарниром с двуплечим рычагом 11, св занным с преобразователем с возможностью регулировки винтом 12 через промежуточное соединительное звено 13.The device comprises a body 1, a cylindrical mandrel 2 fixed on it with a longitudinal groove 3 and a flathead 4 base 5 mounted on a hinge 6 in the body with the possibility of oscillating movement and fixation with screws 7. At the base there is a linear displacement transducer 8, and on an elastic spring hinge made in the form of two mutually perpendicular springs 9, there is a single-arm lever 10 connected by a similar elastic hinge with a two-arm lever 11 connected to a converter that can be adjusted by a screw 12 through exact connecting link 13.

При этом перемещение одноплечего рычага в вертикальной плоскости ограничиваетс  упорами 14 и 15, а рычаг 10 св зан с основанием пружиной 16. Следует отметить , что ось штока преобразовател  линей- ных перемещений и ось упругого пружинного шарнира, св зывающего рычаг 10с основанием 5 лежат в одной плоскости, проход щей перпендикул рно основанию,In this case, the movement of the single-arm lever in the vertical plane is limited by stops 14 and 15, and the lever 10 is connected to the base by a spring 16. It should be noted that the axis of the linear displacement transducer shaft and the axis of the elastic spring hinge connecting the lever 10 with the base 5 lie in one the plane passing perpendicular to the base

а рычаги 10 и 11 имеют сменные щупы 17 с измерительными наконечниками 18, причем щупы прикреплены к рычагам винтами 19. Следует отметить, что правое плечо двуплечего рычага 11 св зано с рычагом 10 упругим элементом 20, а пружинные шарниры и упругий элемент 20 создают нормированное измерительное усилие. При этом возможно изменение измерительного усили  за счет перемещени  элемента 20 вдоль рычага 10 при соответствующем изменении длины правого плеча двуплечего рычага 11.and the levers 10 and 11 have interchangeable probes 17 with measuring tips 18, the probes being attached to the levers with screws 19. It should be noted that the right shoulder of the two shoulders lever 11 is connected with the lever 10 by an elastic element 20, and the spring hinges and the elastic element 20 create a normalized measuring an effort. In this case, it is possible to change the measuring force by moving the element 20 along the lever 10 with a corresponding change in the length of the right shoulder of the two shoulders lever 11.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Оправку 2, соответствующую диапазону измер емых диаметров, закрепл ют на корпусе 1, а на рычагах 10 и 11 устанавливают сменные щупы 17 с измерительными наконечниками 18. Устройство ориентируют так, чтобы вектор силы т жести помещаемой на оправку эталонной детали был пер- пендикул рен плоскости ее среза. Основание 5 устанавливают поворотом в шарнире 6 в положение, при котором лини  измерени  совпадает с точкой отталкивани  (определ етс  по блоку цифровой индикации ), и закрепл ют винтами 7. Далее перемещением в основании 5 преобразовател  линейных перемещений 8 и винтом 12 перемещают щупы рычагов 10 и 11 в плоскости измерени  и по показани м блока цифровой индикации фиксируют момент их соприкосновени  с измер емой поверхностью .The mandrel 2, corresponding to the range of measured diameters, is fixed on the housing 1, and on the levers 10 and 11, replaceable probes 17 with measuring tips 18 are installed. The device is oriented so that the gravity vector of the reference part placed on the mandrel is perpendicular to the plane its cut. The base 5 is set by turning in the hinge 6 to the position at which the measurement line coincides with the repulsion point (determined by the digital display unit), and is fixed with screws 7. Next, by moving in the base 5 of the linear displacement transducer 8 and by screw 12, move the lever probes 10 and 11 in the measurement plane and according to the indications of the digital display unit, the moment of their contact with the measured surface is recorded.

После настройки прибора снимают с оправки эталонную деталь и устанавливают измер емую. Под действием силы т жести деталь базируетс  на кромках лыски цилиндрической оправки , измерительные наконечники 18 щупов 17 контактируют с поверхностью отверсти , а перемещение рычагов 10 и 11 фиксируетс  преобразователем линейных перемещений, выходной сигнал которого передаетс  в измерительный блок (не показан), где после обработки сигнала фиксируетс  величина отклонени  диаметра измер емого отверсти  от настроенного по установочному кольцу.After adjustment of the device, the reference part is removed from the mandrel and the measurement is set. Under the force of gravity, the part is based on the edges of a flat piece of a cylindrical mandrel, the measuring tips 18 of the probes 17 contact the surface of the hole, and the movement of the levers 10 and 11 is recorded by a linear displacement transducer, the output of which is transmitted to a measuring unit (not shown), where the deviation of the diameter of the hole being measured from the one set on the mounting ring is recorded.

Следует отметить, что в сравнении с прототипом конструкци  оправки позвол ет измер ть диаметр отверсти  детали в произвольном сечении, а промежуточное соединительное звено позвол ет ликвидировать трение в кинематической паре рычаг- преобразователь линейных перемещений и тем самым увеличить точность и надежность работы прибора.It should be noted that in comparison with the prototype of the design of the mandrel, it is possible to measure the hole diameter of the part in an arbitrary cross section, and the intermediate connecting link allows eliminating friction in the kinematic pair of a linear displacement transducer lever and thereby increase the accuracy and reliability of the instrument.

Дл  измерени  отверстий других типоразмеров замен ют оправку и щупы рычагов и производ т настройку прибора по эталону.To measure holes of other sizes, replace the mandrel and lever probes and adjust the instrument to the standard.

Устройство позвол ет снизить вли ниеThe device allows you to reduce the impact

внешних факторов на показани  датчика линейных перемещений за счет применени  двухрычажной конструкции измерительной системы, ликвидировать методическуюexternal factors on the sensor readings of linear displacements due to the use of a two-lever design of the measuring system, to eliminate the methodological

ошибку, присущую однорычажным измерительным системам. Исключение узлов трени  и незамкнутости кинематической цепи позвол ет повысить надежность и долговечность прибора, точность и достоверностьerror inherent in single-lever measuring systems. The exclusion of knots of friction and non-closure of the kinematic chain allows increasing the reliability and durability of the device, accuracy and reliability.

измерений. Устройство допускает быструю переналадку в услови х производства на измерение различных диаметров деталей.measurements. The device allows quick readjustment, under production conditions, to the measurement of various diameters of parts.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  измерени  диаметра отверсти , содержащее основание, установленный на нем корпус, консольно закрепленную на корпусе цилиндрическую оправку с продольным сквозным пазом, двуплечий рычаг, одно плечо которого имеет измерительный наконечник и размещено в пазу оправки, а другое-в корпусе, и закрепленный на корпус наконечник измерительного преобразовател , предназначенныйA device for measuring the diameter of the hole, comprising a base, a housing mounted thereon, a cylindrical mandrel mounted on the housing with a longitudinal through groove, a two-arm lever, one arm of which has a measuring tip and placed in the groove of the mandrel and another in the housing, and attached to the housing measuring tip designed дл  контактировани  с вторым плечом рычага , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и надежности , оно снабжено дополнительным рычагом , один конец которого выполнен в видеfor contacting the second lever arm, characterized in that, in order to improve measurement accuracy and reliability, it is provided with an additional lever, one end of which is made in the form стержн  с измерительным наконечником и размещен в пазу оправки, а третий - в виде замкнутой рамки, два звена которой расположены вдоль оси стержн , а два других - поперек, двум  парами упругих шарниров,rod with a measuring tip and placed in the slot of the mandrel, and the third - in the form of a closed frame, two links of which are located along the axis of the rod, and the other two - across, two pairs of elastic hinges, каждый из которых состоит из двух перекрещенных под пр мым углом пластин, предназначенных дл  соединени  одного из поперечных звеньев рамки, расположенного на противоположной стороне рычага, сeach of which consists of two right-angle crossed plates designed to connect one of the transverse links of the frame located on the opposite side of the lever with корпусом и дл  соединени  второго поперечного звена рамки с двуплечим рычагом и упругим элементом, один конец которого жестко соединен с наконечником измерительного преобразовател , а другой - с двуплечим рычагом, при этом ось качани  двуплечего рычага осью перекрещивани  пластин пары упругих элементов , соедин ющих рычаги, а наконечник измерительного преобразовател  размещен плоскости, перпендикул рной оси дополнительного рычага и оси перекрещивани  пл астин второй пары упругих шарниров.the body and for connecting the second transverse link of the frame with a two-arm lever and an elastic element, one end of which is rigidly connected to the tip of the measuring transducer, and the other with the two-arm lever, while the swing axis of the two-arm lever and the plate crossing axis of the pair of elastic elements connecting the levers, and The tip of the measuring transducer is placed on a plane perpendicular to the axis of the additional lever and the axis of the cross of the second pair of elastic hinges. 111111 H .|}rSH. |} RS mtmt SЈSЈ 1one ША vmSha vm Фиг.55 1818 Фиг. 6FIG. 6