4.3. Технические средства информационной инфраструктуры

^{Комплексную и объективную оценку размерно-геометрических параметров изготовленных деталей могут обеспечить технические средства информационной инфраструктуры, условия размещения которых в ГАУ максимально приближены к требованиям ГОСТ. Применять технические средства инфраструктуры целесообразно для деталей, которые имеют сложную конфигурацию и к которым предъявляют высокие требования точности.}

^{В широкодиапазонном контрольном устройстве (рис. 4.15) группы 010000 на базе тактового стола 6 контролируемые детали 1 размещены на базовых призмах 8 подвижных па-лет 7, перемещаемых с помощью опор качения по позициям тактового стола. Конечные выключатели фиксируют промежуточные положения палет 7, в том числе и в позиции измерения, при подходе к которой применены дополнительные направляющие элементы.}

^{Основу устройства составляет жесткая сварная конструкция 9 Г-образного типа, на консольной части которой закреплен приводной пневмоцилиндр 4. Шток 21 пневмоцилиндра связан с устройством базирования, основным элементом которого является призма 28, а также с составными направляющими 2, несущими переналаживаемые сборные измерительные головки 5. Связь штока 21 пневмоцилиндра с призмой 28 осуществляется резьбовым валиком 22, сферическая головка которого контактирует с опорой 23, посредством пружины 24 и стакана 32. Пружины 3 позволяют в случае незначительных перекосов направляющих элементов призмы произвести ее ориентацию вдоль оси детали, а также возвратить устройство в исходное положение при отсутствии давления в пневмо-цилиндре 4.}

^{Рис. 4.15 Широкодиапазонное контрольное устройство группы 010000 на базе тактового стола}

^{В состав каждой из переналаживаемых сборных измерительных головок 5 входит П-образная скоба 19 с размещенными в ее боковых гранях втулками 16 для установки излучающего фотоэлемента 17 (диода ИК-излучения типа АЛ 107) и приемного фотоэлемента 18 (диода типа ФДЗ). Скоба 19 крепится к выходному концу штока микрометрического устройства 20, конструкция и принцип работы которого аналогичны стандартным микрометрам по ГОСТ. Это устройство обеспечивает возможность вертикальных наладочных перемещений}

^{измерительных головок. Предусмотрена строгая ориентация скобы 19 под углом 90° к оси детали 1. Кроме того, есть возможность наладочных перемещений измерительных головок 5 вдоль направляющих 2.}

^{Достигнутые при наладке уровни позиционирования фиксируются по шкале усилительно-преобразовательного устройства (УПУ), в. котором (в зависимости от уровня затемнения контуром контролируемой поверхности детали потока излучения) индицируется пропорциональный электрический сигнал. Для каждой измерительной головки производится автономная наладка.}

^{При размещении палеты 7 с деталью 1 в позиции измерения по сигналу от конечного выключателя тактового стола 6 шток 21 пневмоцилиндра 4 опускается вниз, осуществляя базирование с помощью призмы 28 всего контрольного устройства по поверхности аттестуемой детали 1. Продолжительность процедуры контроля меньше времени нахождения штока пневмоцилиндра в нижнем рабочем положении. Началом выполнения процедуры контроля служит сигнал от датчика положения, размещенного в базовой призме 28. В состав датчика входят щуп-шторка 27, пружина 26 и размещенные во втулках 30 излучающий 25 и приемный 31 фотоэлементы (диоды типа АЛ 107). Крышка 29 предотвращает выпадание щупа-шторки. Датчик одновременно определяет наличие детали 1 в призме 8 палеты.}

^{Вместо скобы 19 в качестве измерительного преобразователя можно использовать любой стандартный или нестандартный (с аттестованными метрологическими характеристиками) преобразователь. Так, в конструкции контрольного устройства группы 010000 применены растровый фотоэлектрический преобразователь, входящий в состав прибора модели 19005 по ТУ 2-034-215—35, индуктивный преобразователь модели Б L02.000, а также фотоэлектрический преобразователь, состоящий из корпуса 10 и сборного упругочувствительного элемента, в состав которого входят щуп-шторка 14, пружина 13, излучающий 12 и приемный 15 фотоэлементы. Приемные фотоэлементы размещены во втулке 11с узким вертикально ориентированным пазом на торце. Преобразователь отличается простотой и технологичностью конструкции, легкостью монтажа.}

^{Автоматизацию всей процедуры контроля обеспечивает УПУ, блок-схема которого представлена на рис. 4.16. Она объединяет функциональные блоки: I — блок коммутации с. фотоизлучателями для автоматического переключения измерительных каналов и индикации его номера; I — усилитель-формирователь с фотоприемниками для усиления сигналов фотоприемников и формирования на выходе логических уровней, соответствующих фиксированной величине поступающего на них светового потока; III— цифровой фильтр для фильтрации случайных импульсов, обусловленных внешними помехами; IV — блок световой индикации результатов контроля. Штриховыми линиями выделен блок, характеризующийся технологической общностью входящих в него элементов излучающих 3 и приемных 1 фотоэлементов и контролируемой детали 2, взаимное положение которых, продиктованное выбранной схемой измерения, достигается в результате предварительной наладки на позиции измерения.}

^{С помощью блока I, в состав которого входят коммутатор 4 и генератор 5 фиксированной частоты 1 кГц, включается в работу первый измерительный канал. Питание излучающих ИК-диодов переменным током вызвано необходимостью защиты их от ложных срабатываний, которые могут возникать от внешних помех, например мерцания ламп освещения, ИК-}

^{излучения нагретых тел и др. В блоке II происходит преобразование уровня освещенности светового потока, воспринимаемого приемными фотоэлементами 1 и преобразуемого ими в последовательность электрических импульсов, преобразуемых далее усилителем А1 и поступающих на входы компараторов А2 и A3. Варьирование диаметра контролируемой детали 2 приводит к пропорциональному изменению воспринимаемого фотоэлементами 1 светового потока, что вызывает изменение электрического сигнала на выходе А2.}

^{Сигнал с выхода компараторов поступает в блок III на двоичные счетчики Сч.1 и Сч2 с коэффициентами деления 1/1000. Счетчики предотвращают ложное срабатывание дешифратора DC (блока IV), которое может произойти из-за прохождения случайных импульсов с выхода компараторов. Входящие в блок III триггеры Т1 и Т2 служат для формирования соответствующих логических уровней для работы дешифратора DC при наличии или отсутствии импульсов на их входах.}

^{В зависимости от настройки уровней срабатывания компараторов можно группировать по размерам аттестуемые ступени детали Так, если уровни сратабывания компараторов А2 и A3 настроены, например, на сигналы U}₁ ^{и U}₂ ^(U₁^<U₃^{),4to соответствует минимальному и максимальному размерам ступени d}_max ^{и d}_max^{, и если при этом фактический размер аттестуемой ступени находится в пределах поля допуска, что соответствует сигналу U}₂ ^{на входах А}₂ ^{и A}₃ ^(U₁^<U₂^<U₃^{), то произойдет срабатывание компаратора А2 и на его выходе появится электрический сигнал.}

^{Рис. 4.16. Блок-схема усилительно-преобразовательного устройства}

^{При этом на выходе A3 сигнала не будет, на входе А дешифратора появится сигнал «Лог. 1», а на входе В — «Лог. О», сработает ключ Q1 и загорится сигнальная лампа HL1 «Годная».}

^{Если на позиции измерения находится деталь 2, диаметр которой больше номинального значения на AR, освещенность приемных фотоэлементов 1 уменьшается, пропорционально изменяется и сигнал на входе А1, его уровень становится ниже уровня срабатывания компаратора А2 (U}₄^<U₁^{), что не вызывает срабатывания компараторов. Данному состоянию соответствует индикация лампы HL2 «Брак исправим» (при этом срабатывает ключ Q2). И, наоборот, если производится аттестация}

^{детали с диаметром, меньшим номинального значения на AR, срабатывают оба компаратора (ключ Q3) и загорается лампа HL3 «Брак неисправим». Таким образом, разность уровней срабатывания компараторов U=U}₃^-U₁ ^{эквивалентна полю допуска на размер аттестуемой ступени вала.}

^{Командой на завершение всей процедуры контроля и на перемещение палет по позициям тактового стола служит сигнал от датчика положения, размещенного на корпусе пневмоцилиндра 4 и срабатывающего при верхнем положении штока 21 (см. рис. 4.15).}

^{Для простых по конфигурации деталей предусмотрена возможность исключения измерительных каналов, что вместе с многопозиционностью исполнения значительно сокращает время измерения (длительность цикла контроля не превышает 5—10 с). Высокая мобильность устройства, широкий диапазон контролируемых размеров, благоприятные условия функционирования (надежное базирование, высокая помехозащищенность, удобство и простота выполнения процедур контроля) делают устройство предпочтительным в условиях широкономенклатурного производства.}

^{Численные значения доминирующих составляющих инструментальной и методической погрешностей измерения контрольного устройства группы 010000, размещенного на позиции тактового стола (см. 11 и 6 на рис. 4.1) и оснащенного фотоэлектрическими и индуктивными преобразователями, приведены в табл. 4.1.}

^{В размещенном между основным технологическим оборудованием ГАУ (см. поз. 6 на рис. 4.1) автономном широко-диапазонном переналаживаемом контрольном устройстве}

^{группы 010000 (рис. 4.17) применена прогрессивная схема измерения и реализован блочно-модульный принцип конструирования. Такая реализация устройства наиболее полно решает задачу контроля параметров деталей типа тел вращения, поскольку для заключения о годности диаметрального размера необходимо знать его наибольшее и наименьшее значения. При вращении детали устраняется погрешность схемы измерения, обусловленная погрешностями формы детали.}

^{Рис. 4.17. Размещенное между технологическим}

^{оборудованием ГАУ широкодиапазонное контрольное}

^{устройство группы 010000}

^{Широкое использование выделенных модулей (базирующих призм, привода вращения детали и др.) упрощает задачу конструирования устройства, делает его экономичным}

^{Базовый стол 10 устройства имеет регулируемые по высоте ножки 13, обеспечивающие выставление поверхности стола в вертикальной плоскости на требуемом от пола расстоянии, а также плоскости расположения самого уровня. В Т-образных пазах стола размещены и закреплены регулируемые неподвижный 5 и подвижный 1 упоры, а также опоры, регулируемые 12 и жестко фиксированные 11 по высоте. Все элементы имеют возможность наладочных перемещений в горизонтальной и вертикальной плоскостях На опорах 12 и 11 размещены базирующие призмы 17, в которых устанавливаются типовые преобразователи 4 (например, индуктивные модели Б 1.02.000).}

^{В привод вращения детали 3 входят электродвигатель 2 и фрикционные передачи. Для ввода привода в зону измерения использован пневмоцилиндр 6, корпус которого закреплен на кронштейне 8, а с его штоком 7 связан поворотный рычаг 9 с размещенным на нем приводом вращения.}

^{С помощью схвата ПР портального типа (см. рис. 4.1, поз. 9) деталь 3 устанавливается на базирующие призмы 17 до соприкосновения ее торца со сферической поверхностью неподвижного упора 5, после чего деталь поджимается упором 1. Момент установки-детали на призмах фиксируется по срабатыванию конечного выключателя, сигнал с которого, поступая в схему управления, обеспечивает движение штоку 7. Шток, опускаясь, осуществляет базирование привода вращения на поверхности детали 3, что обеспечивает усилие прижима, достаточное для передачи фрикционной передачей крутящего момента. Электродвигатель 2 приводит во вращение фрикционные диски, в результате чего при условии отсутствия проскальзывания последних происходит медленное вращение детали.}

^{Работа УПУ аналогична работе устройства, рассмотренного выше (см. рис. 4.16). Реализация схемы измерения с вращением детали дает информацию как о фактическом состоянии аттестуемых диаметральных размеров ступеней вала, так и о погрешностях формы ступеней вала в продольном и поперечном сечениях, а также о погрешностях взаимного расположения поверхностей, в том числе и о радиальном биении вала относительно общей оси поверхностей, установленных на базирующих призмах.}

^{Типовым модулем контрольного устройства группы 010000 являются сборные переналаживаемые призмы. Рабочие поверхности призмы (рис. 4.17) образованы поверхностью цилиндрических роликов 16, размещаемых в пазах сменных элементов 14. Каждый ролик имеет две установочные шейки, одной из которых он устанавливается в отверстие в элементе 14, а вторая необходима для крепления ролика планкой 15. Такая конструкция крепления ролика позволяет при потере точности формы незначительным поворотом сменить образующую, находящуюся в контакте с деталью. Для наладочных перемещений призм в вертикальной плоскости служат регулировочные упоры 18. Возможно применение плоскопараллельных концевых мер длины, а вместо роликов — ножевых опор. Однако протяженная поверхность направляющих, как и в случае применения роликов, создает значительное трение между контактирующими поверхностями призмы и детали.}

^{Данный недостаток устранен в конструкции призмы, имеющей расположенные под углом раствора наклонные пазы, в которых размещены оси 20 с запрессованными подшипниками 21. Требуемый уровень размещения осей в пазах корпуса определяется по шкалам 23 и закрепленным на осях указателям 22. Фиксация достигнутого уровня обеспечивается гайками 19.}

^{В другой конструкции призмы применены подвижные каретки 25, перемещающиеся по прямоугольным направляющим в горизонтальной плоскости. Каретки связаны дифференциальным винтом 24 с разноименно направленными резьбами по концам. На каждой из кареток размещены регулируемые опоры качения. Необходимый уровень позиционирования кареток фиксируется по закрепленной на корпусе шкале и размещенным на каретках указателям.}

^{Применение в конструкциях призм опор качения со стандартными подшипниками свело к минимуму трение детали о базирующие элементы призмы. Трение свелись практически к трению в подшипниках. Уменьшилась также потребляемая мощность привода вращения детали.}

^{При использовании призм доминирующей составляющей погрешности измерения контрольного устройства является погрешность настройки, которая складывается из случайной составляющей у инструментальной погрешности промежуточного преобразователя, инструментальной погрешности стандартного преобразователя} _инс ^{и погрешности, n, обусловленной ограниченной точностью шкального устройства призмы:}

_Н^{=[( у)2+}

^{При настройке по шкалам возможна погрешность установки базирующих элементов, равная цене деления шкалы. Эта погрешность может вызвать горизонтальное и вертикальное смещения аттестуемой детали относительно чувствительного наконечника измерительного преобразователя. Применение плоских чувствительных наконечников преобразователей сводит к минимуму влияние горизонтального смещения на выходной измерительный сигнал. Схемы формирования смещений для сборных переналаживаемых призм приведены на рис. 4.18.}

^{Для призмы с наклонно расположенными пазами (см. рис. 4.17) цену деления t шкалы находят по формуле}

^{f = (l-l')/(2cosa)}

^{где 1,1' — расстояния между осями подшипников при установке на них контролируемых деталей диаметрами соответственно D (рис. 4.18, а) и D+1; а — угол наклона паза призмы.}

^{Рис 4.18. К анализу погрешности настройки сборных переналаживаемых призм}

^{Подставив выражения для l и l' и преобразовав приведенную формулу, найдем}

^{При а=450 вертикальное смещение составит}

^{Аналогично для призмы с горизонтально расположенными пазами (см. рис. 4Л7) цена деления t и вертикальное смещение ON определяются по формулам:}

^{t= 0,5sina.}

^{Учитывая, что =0, а для индуктивных преобразователей модели Б 1.02.000} _ин^._с^{=±1, погрешность настройки можно найти по формуле}

^{Числовые значения остальных доминирующих составляющих инструментальной и методической погрешностей сведены в табл. 4.1}