Технические измерения (стр. 10 из 14)
Прогрессивным направлением является создание универсальных автоматов из типовых узлов для контроля однотипных деталей. Например, автомат БВ-8008 для контроля поршневых пальцев диаметром от 15 до 60 мм; автомат БВ-8009 для контроля поршней разных двигателей диаметром от 15 до 60 мм; автомат БВ-8010 для контроля прямозубых и косозубых колес с диаметрами от 80 до 320 мм и модулями 1 - 7 мм. Автомат СК-9 для контроля бокового и радиального биения собранного радиального шарикового подшипника с размерами подшипников: по внутреннему диаметру от 35 до 85 мм, наружному от 80 до 150 мм и по высоте от 18 до 31 мм. Производительность контрольного автомата для поршневых пальцев - до 700 шт/ч, а автомата для подшипников - 600 шт/ч.
По воздействию на технологический процесс различают пассивные и активные автоматические средства контроля размеров.
Пассивные фиксируют размеры деталей, разделяя их на годные и брак (исправимый и неисправимый), или сортируют их на группы при селективной сборке. На ход технологического процесса они не влияют.
Активные средства контролируют размеры деталей в процессе изготовления и по результатам контроля подают команду на изменение режимов обработки, на включение станка или на подналадку системы СПИД (станок — приспособление — инструмент — деталь). Наличие обратной связи позволяет по результатам контроля управлять точностью технологического процесса и тем самым предупреждать появление брака. Заводы заинтересованы в устройствах для автоматического контроля деталей в процессе их обработки, чтобы предупредить брак и облегчить работу рабочих и контролеров. Отечественными заводами выпускаются измерительные устройства для активного контроля.
В самонастраивающихся автоматических системах автоматизированы циклы работы и настройки, а также системы, которые могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды.
4.11.2. Измерительные преобразователи
Действие автоматизированных приспособлений, контрольных автоматов и средств активного контроля основано на использовании различного рода измерительных преобразователей. Измерительный преобразователь как составной элемент входит в датчик, который является самостоятельным устройством, и кроме преобразователя содержит измерительный шток, рычаг с наконечником, передающий механизм, элементы настройки и др. Остальные элементы электрической цепи измерительной (контрольной) системы конструктивно оформляют в виде отдельного устройства (электронного блока, или электронного реле). Наибольшее распространение получили измерительные (контрольные) средства с электроконтактными, пневмоэлектроконтактными, индуктивными, емкостными, фотоэлектрическими, радиоизотопными, механотронными, реостатными, фазовыми, струнными, вибрационно-частотными и электронными преобразователями.
Основные требования к измерительным преобразователям:
1. Объективность и достоверность измерительной информации о состоянии контролируемого объекта.
2. Измерительная информация о состоянии контролируемой физической величины должна выдаваться без каких-либо промежуточных преобразований непосредственно в ЭВМ, статанализатор, цифропечатающие машины и другие подобные устройства.
3. Измерительная система должна обеспечивать возможность быстрой перестройки при смене технологических процессов и быть унифицированной при измерении различных физических параметров при незначительных изменениях отдельных блоков этой системы.
4. Измерительная система должна иметь метрологические характеристики, обеспечивающие требуемую точность и надежность контроля и высокую производительность.
5. Измерительная система должна обладать возможностью дистанционного измерения, быть простой и надежной при настройке и проверке в условиях эксплуатации.
Приборы с электроконтактными преобразователями [50]. В электроконтактных преобразователях определенное изменение контролируемой величины приводит к замыканию (размыканию) электрических контактов цепей, управляющих исполнительными элементами системы.
Различают преобразователи предельные - для контроля предельных размеров деталей и амплитудные - для контроля амплитуды изменяющегося линейного параметра (отклонения формы, погрешности положения и т. п.). В предельном электроконтактном преобразователе (рис.4.58, а и б) изменение контролируемой величины передается через измерительный шток 1 к подвижным контактам 2 и 6, расположенным на рычаге 4. Регулируемые контакты 3 и 5, один из которых работает на размыкание, другой - на замыкание, настраивают с помощью микрометрических пар со шкальными устройствами. В амплитудном преобразователе (рис. 4.58, в) измерительный стержень 1 жестко скреплен с фрикционной пластиной 2, которая поджимается пластинчатой пружиной к подшипнику 3. Подшипник несет на себе рычаг 4 с контактами 5 и 9. Механический контакт 8 является нерегулируемым и служит упором, который при ходе стержня вниз и проскальзывании фрикционной пары 2 - 3 обеспечивает установку нуля отсчета
контролируемой амплитуды. При ходе стержня 1 вверх и недопустимо большой амплитуде электрические контакты 5 и 6 замыкаются. Рычаг 10 с винтом 7 служит для арретирования измерительного стержня. При необходимости отсчета размера может быть установлена индикаторная головка 11.
Недостатками приборов с электроконтактными преобразователями являются низкая надежность контактных пар, невысокая чувствительность, малое число команд, малые пределы измерений, релейный (пороговый) выходной сигнал.
Приборы с пневмоэлектроконтактными преобразователями [50]. В пневматических приборах используют зависимость либо между площадью S продольного канала воздухопровода и расходом сжатого воздуха при постоянном давлении р (ротаметры), или между давлением р и расходом Q воздуха (манометры). При бесконтактном методе измерения в качестве заслонки измерительного сопла 1 используют контролируемое изделие D (рис. 4.59, а). Изменение высоты изделия приводит к изменению зазора D и, следовательно, контролируемого расхода воздуха, протекающего через измерительное сопло диаметром d2. При контактных методах (рис. 4.59, б—д) с измерительным наконечником 3 механически связана заслонка 2, которая также может иметь конусную, параболическую или сферическую форму.
Для увеличения диапазона измерения применяют эжекторные сопла (рис. 4.59, е), в которых воздух под постоянным давлением р поступает в измерительное сопло диаметром d2 через входное сопло диаметром d1. При этом в полости A возникает разряжение.
Для автоматизации процесса измерения выпускают отсчетно-командные устройства (рис. 4.60) с сильфонными преобразователями, в которых сжатый воздух под давлением 0,32 - 0,6 МПа после фильтра-стабилизатора 1 через входные сопла 19, 20 и 18 поступает в сильфоны 3 и
17. Сильфон 17 соединен с соплом 21 измерительного узла, а сильфон 3 - с настроечным соплом 2 противодавления. Сильфоны связаны между собой планкой 15, подвешенной на плоских пружинах 4 и 16. Планка 15 через рычажно-зубчатую передачу связана с отсчетным устройством 9 и электрическими контактами 5 и 6, 14 и 13. Контакты, подвешенные на пружинах 12, настраивают с помощью кулачков 11. По их положению и положению указателей 7 и 10 определяют интервал настройки. При измерении размера детали давление в сильфоне 17 изменяется, планка 15 смещается в сторону, замыкая контакты 5 и 6. Контакты 8 служат для исключения срабатывания при снятии сопла 21.
Пневматические приборы надежны, имеют измерительные сопла малых размеров, которые могут быть расположены в труднодоступных местах и легко позволяют получать сумму и разность сигналов.. Недостатки пневматических приборов - инерционность, небольшой диапазон показаний, необходимость сложной очистки и подготовки воздуха.
Струнные преобразователи [16]. В связи с развитием цифровой вычислительной техники, созданием электронных цифровых управляющих машин наиболее удобной формой представления информации от преобразователя является кодо-импульсная, а также частотно-импульсная модуляция. К таким преобразователям относится струнный.
В струнных преобразователях измеряемая величина преобразуется в изменение частоты собственных поперечных колебаний тонкой натянутой струны
,где F0 – сила натяжения струны; r - плотность материала струны; S – площадь поперечного сечения струны; mс – масса струны; l – длина струны.
Струна, помещенная в поле постоянных магнитов, и электронный усилитель с положительной обратной связью образуют автогенератор, в котором поддерживаются незатухающие колебания струны на частоте, почти равной частоте ее собственных колебаний. Воздействуя на натяжение, деформацию или массу mc струны, можно построить унифицированную систему преобразователей, позволяющих измерять различные физические величины: линейное и угловое перемещение, температуру, давление, силу, электрический ток и напряжение и др.
Разработано несколько унифицированных конструкций преобразователей, на базе которых создана унифицированная информационно-измерительная
система метрологического обеспечения (УИИС МО) технологических процессов (рис. 4.61), с помощью которой можно измерять различные физические величины. На схеме - информационно-измери-тельные преобразователи (ИИП): L - линейных перемещений в частоту; t - температуры; р – давления; ЭП – электронный преобразователь.