RU182539U1

RU182539U1 - VIBROCONTACT MEASURING DEVICE

Info

Publication number: RU182539U1
Application number: RU2018116727U
Authority: RU
Inventors: Максим Дмитриевич Хорошевский; Марк Григорьевич Кристаль; Роберт Николаевич Кулагин; Николай Владимирович Полежаев; Дмитрий Сергеевич Матвеенко
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2018-08-22

Abstract

Полезная модель относится к метрологии. В виброконтактном измерительном устройстве, на измерительном рычаге, закреплены два тензорезистора, соединенные в мостовую схему, а узел измерения амплитуды колебаний выполнен в виде компаратора прямого хода, компаратора обратного хода, трех логических элементов ИЛИ, триггера запуска усилителя, дифференцирующего усилителя начала измерения, триггера начала и конца измерения, дифференцирующего усилителя конца измерения, отсчетного устройства и блока обратного временного преобразования, причем выход мостовой схемы соединен со входом компаратора прямого хода, компаратора обратного хода и дифференцирующего усилителя начала измерения, а выход компаратора прямого хода и выход компаратора обратного хода через логический элемент ИЛИ соединены с неинвертирующим входом триггера запуска усилителя, соединенного с дифференцирующим усилителем начала измерения, выход которого через логический элемент ИЛИ соединен с инвертирующим входом триггера запуска усилителя, а также с неинвертирующим входом триггера начала и конца измерения, соединенного со входом дифференцирующего усилителя конца измерения, выход которого через логический элемент ИЛИ соединен с инвертирующим входом триггера начала и конца измерения и отсчетным устройством, выход которого соединен со входом блока обратного временного преобразования. Технический результат - повышение точности измерения диаметров цилиндрических деталей. 4 ил.The utility model relates to metrology. In the vibrocontact measuring device, on the measuring arm, two strain gages are fixed, connected to a bridge circuit, and the vibration amplitude measuring unit is made in the form of a forward stroke comparator, a backward comparator, three logical OR elements, an amplifier trigger, a differentiating amplifier of the beginning of measurement, a trigger of the beginning and the end of the measurement, the differentiating amplifier of the end of the measurement, the reading device and the inverse time conversion unit, the output of the bridge circuit being connected to the input to an upstream comparator, a backstop comparator and a differentiating amplifier start measuring, and the forward comparator output and a backstop comparator output through an OR logic element are connected to a non-inverting input of an amplifier start trigger connected to a differentiating start amplifier, the output of which is connected through an OR logic element to the inverting input of the trigger trigger of the amplifier, as well as with the non-inverting input of the trigger of the beginning and end of the measurement, connected to the input of the differentiating ilitelya end of measurement, the output through the OR gate is connected to the inverting input of the trigger start and end of measurement and the reading device, whose output is connected to the input of the inverse temporal transformation unit. EFFECT: increased accuracy of measuring the diameters of cylindrical parts. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для измерения внутренних диаметров цилиндрических деталей.The utility model relates to test equipment and can be used to measure the inner diameters of cylindrical parts.

Известно виброконтактное измерительное устройство (см. А.С. СССР №947627, G01B 7/00 G01B 7/28, 15.09.1980), содержащее корпус, вибратор с измерительным наконечником, выполненный в виде двух рамок, охватывающих электромагнит возбуждения колебаний и связанных с корпусом упругими подвесками, причем одна из рамок жестко связана с измерительным наконечником, а вторая - с узлом измерений амплитуды колебаний вибратора, состоящим из катушки индуктивности и постоянного магнита.A vibrocontact measuring device is known (see AS USSR No. 947627, G01B 7/00 G01B 7/28, 09/15/1980), comprising a housing, a vibrator with a measuring tip, made in the form of two frames covering the electromagnetic field of vibration and associated with the body by elastic suspensions, one of the frames being rigidly connected to the measuring tip, and the second to the node for measuring the vibration amplitude of the vibrator, consisting of an inductor and a permanent magnet.

Недостатком данного устройства является то, что при измерении размера детали на выходе узла измерения колебаний формируется синусоидальный электрический сигнал постоянной частоты, амплитудное значение которого определяется вблизи максимума сигнала, и, в силу погрешности узла измерений амплитуды колебаний вибратора, вносится существенная погрешность измерения, тем самым снижая его точность.The disadvantage of this device is that when measuring the size of the part at the output of the vibration measuring unit, a constant-frequency sinusoidal electric signal is generated, the amplitude value of which is determined near the signal maximum, and, due to the error of the measuring unit of the vibrator’s vibration amplitude, a significant measurement error is introduced, thereby reducing its accuracy.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является виброконтактное измерительное устройство (см. А.С. СССР №446742, G01B 7/12, 25.10.1974), содержащее корпус, измерительные рычаги, упруго связанные с корпусом и сбалансированные относительно осей качания, оси качания измерительных рычагов, расположенные параллельно между собой, узел возбуждения колебаний измерительных рычагов и узел измерения колебаний последних.Closest to the proposed device is a vibro-contact measuring device (see AS USSR No. 446742, G01B 7/12, 10/25/1974) containing a housing, measuring arms, elastically connected to the housing and balanced relative to the swing axes, swing axes of the measuring arms located parallel to each other, the node excitation oscillations of the measuring levers and the node measuring the oscillations of the latter.

Недостатком данного устройства является то, что при измерении диаметра детали на выходе магнитоэлектрического датчика формируется синусоидальный сигнал ЭДС, амплитудное значение которого определяется вблизи максимума сигнала отсчетным устройством, обладающим невысокой точностью, что вносит существенную погрешность измерения.The disadvantage of this device is that when measuring the diameter of the part, a sinusoidal EMF signal is generated at the output of the magnetoelectric sensor, the amplitude value of which is determined near the signal maximum by a readout device with low accuracy, which introduces a significant measurement error.

Таким образом в известных устройствах амплитуда колебаний измерительных рычагов измеряется по величине изменяемой ЭДС, что, ввиду невысокой точности отсчетных устройств, ограничивает точность измерения этими устройствами.Thus, in known devices, the oscillation amplitude of the measuring levers is measured by the magnitude of the variable EMF, which, due to the low accuracy of the readout devices, limits the measurement accuracy by these devices.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание предлагаемого устройства, впервые позволяющего измерять диаметр цилиндрических деталей по изменяемому в зависимости от измеряемого диаметра периода времени колебаний измерительного рычага с постоянной скоростью его перемещения в измеряемой детали.The task to which the claimed utility model is directed is to create the proposed device, which for the first time allows measuring the diameter of cylindrical parts using a variable depending on the measured diameter of the oscillation time period of the measuring arm with a constant speed of its movement in the measured part.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является повышение точности измерения диаметров цилиндрических деталей.The technical result that can be obtained by implementing the utility model is to increase the accuracy of measuring the diameters of cylindrical parts.

Указанный технический результат достигается тем, что в виброконтактном измерительном устройстве, содержащем корпус, измерительный рычаг, узел возбуждения колебаний измерительного рычага и узел измерения амплитуды колебаний, на измерительном рычаге, для контроля его деформации, закреплены два тензорезистора, соединенные в мостовую схему, а узел измерения амплитуды колебаний выполнен в виде компаратора прямого хода, компаратора обратного хода, трех логических элементов ИЛИ, триггера запуска усилителя, дифференцирующего усилителя начала измерения, триггера начала и конца измерения, дифференцирующего усилителя конца измерения, отсчетного устройства и блока обратного временного преобразования, причем выход мостовой схемы соединен со входом компаратора прямого хода, компаратора обратного хода и дифференцирующего усилителя начала измерения, а выход компаратора прямого хода и выход компаратора обратного хода через логический элемент ИЛИ соединены с неинвертирующим входом триггера запуска усилителя, соединенного с дифференцирующим усилителем начала измерения, выход которого через логический элемент ИЛИ соединен с инвертирующим входом триггера запуска усилителя, а также с неинвертирующим входом триггера начала и конца измерения, соединенного со входом дифференцирующего усилителя конца измерения, выход которого через логический элемент ИЛИ соединен с инвертирующим входом триггера начала и конца измерения и отсчетным устройством, выход которого соединен со входом блока обратного временного преобразования.The specified technical result is achieved by the fact that in a vibrocontact measuring device containing a housing, a measuring arm, a vibration excitation unit of the measuring arm and a vibration amplitude measuring unit, two strain gages are connected to the bridge circuit to control its deformation, and the measurement unit the oscillation amplitude is made in the form of a forward stroke comparator, a backward comparator, three logical elements OR, an amplifier trigger trigger, a differentiating amplifier for measurement, trigger for start and end of measurement, differentiating amplifier of the end of measurement, reading device and inverse time conversion unit, the output of the bridge circuit being connected to the input of the forward comparator, backward comparator and differentiating amplifier beginning to measure, and the output of the forward comparator and the output of the comparator a return stroke through a logic element OR connected to a non-inverting input of the trigger trigger amplifier connected to a differentiating amplifier start measurement, output which, through an OR gate, is connected to an inverting input of an amplifier trigger, and also to a non-inverting input of a start and end trigger connected to an input of a differentiation amplifier of a measurement end, whose output is connected through an OR gate to an inverting input of a start and end trigger, and a reading device whose output is connected to the input of the inverse time conversion block.

Введение в устройство закрепленных на измерительном рычаге тензорезисторов, соединенных в мостовую схему, обеспечивает формирование на ее выходе нулевого сигнала, когда измерительный рычаг не деформирован, и формирование знакопеременного линейного сигнала, пропорционального величине деформации измерительного рычага. Положительное значение сигнала с мостовой схемы сравнивается компаратором прямого хода с заданным на его входе значением опорного напряжения, образуя импульсный сигнал прямоугольной формы при уравнивании значений. А отрицательное значение сигнала с мостовой схемы сравнивается компаратором обратного хода с заданным на его входе значением опорного напряжения, образуя импульсный сигнал прямоугольной формы при уравнивании значений. Импульсные сигналы с выходов компаратора прямого хода и компаратора обратного хода, через логический элемент ИЛИ, подается на неинвертирующий вход триггера запуска усилителя. Это обеспечивает появление на его выходе прямоугольного сигнала высокого уровня, служащего сигналом запуска дифференцирующего усилителя начала измерения, который регистрирует появление нулевого сигнала на мостовой схеме, в момент отрыва измерительного рычага от поверхности детали, образуя на выходе дифференцирующего усилителя начала измерения импульсного сигнала прямоугольной формы, который подается на инвертирующий вход триггера запуска усилителя и неинвертирующий вход триггера начала и конца измерения. Это приводит к образованию на выходе триггера начала и конца измерения прямоугольного сигнала высокого уровня, служащего сигналом о запуске измерения отсчетным устройством и включении дифференцирующего усилителя конца измерения. Вход дифференцирующего усилителя конца измерения регистрирует момент касания измерительного рычага противоположной поверхности детали, когда на выходе мостовой схемы образуется знакопеременный сигнал высокого уровня, что приводит к образованию на его выходе импульсного сигнала прямоугольной формы, который через логический элемент ИЛИ подается на инвертирующий вход триггера начала и конца измерения. Это приводит к смене на его выходе прямоугольного сигнала высокого уровня на сигнал низкого уровня, который служит сигналом окончания измерения периода времени колебаний отсчетным устройством. Измеренный период времени колебаний преобразуется в блоке обратного временного преобразования в величину измеряемого диаметра, что позволяет измерять величину диаметра детали с высокой точностью, свойственной цифровым средствам контроля времени. Например, относительная погрешность цифрового частотомера типа Ч3-33, также измеряющего период, составляет 1,5×10^-7.The introduction into the device of strain gauges fixed to the measuring arm connected to the bridge circuit ensures the formation of a zero signal at its output when the measuring arm is not deformed, and the formation of an alternating linear signal proportional to the strain of the measuring arm. The positive value of the signal from the bridge circuit is compared by a direct-travel comparator with the reference voltage specified at its input, forming a rectangular pulse signal when equalizing the values. And the negative value of the signal from the bridge circuit is compared by a backward comparator with the reference voltage set at its input, forming a rectangular pulse signal when equalizing the values. Pulse signals from the outputs of the forward comparator and the backward comparator, through the OR logic element, are fed to the non-inverting input of the amplifier trigger. This ensures that a high-level rectangular signal appears at its output, which serves as a start signal for the differentiating amplifier of the start of measurement, which detects the appearance of a zero signal on the bridge circuit, at the moment the measuring arm is torn off the surface of the part, forming a rectangular-shaped pulse signal at the output of the differentiating amplifier that fed to the inverting input of the trigger trigger amplifier and non-inverting input trigger start and end measurement. This leads to the formation at the trigger output of the start and end of the measurement of a rectangular signal of a high level, which serves as a signal that the measurement is started by the reading device and the differentiating amplifier of the end of the measurement is turned on. The input of the differentiating amplifier of the end of the measurement registers the moment of touching the measuring arm of the opposite surface of the part when an alternating high-level signal is generated at the output of the bridge circuit, which leads to the formation of a rectangular pulse signal at its output, which is fed through the logic element OR to the inverting input of the start and end trigger measurements. This leads to a change at its output of a rectangular high-level signal to a low-level signal, which serves as a signal for the end of the measurement of the oscillation time period by a reading device. The measured period of time of the oscillations is converted in the inverse time conversion unit into the value of the measured diameter, which allows you to measure the diameter of the part with high accuracy inherent in digital time control. For example, the relative error of a digital frequency meter like Ch3-33, also measuring the period, is 1.5 × 10 ^-7 .

На фиг. 1 представлена функциональная схема виброконтактного измерительного устройства. На фиг. 2 - временные диаграммы работы виброконтактного измерительного устройства: а - пусковой сигнал; 6 - сигнал на выходе триггера направления движения измерительного рычага; в - сигнал на выходе мостовой схемы; г - сигнал на выходе компаратора обратного хода; д - сигнал на выходе компаратора прямого хода; е - сигнал на выходе триггера запуска усилителя; ж - сигнал на выходе дифференцирующего усилителя начала измерения; з - сигнал на выходе триггера начала и конца измерения; и - сигнал на выходе дифференцирующего усилителя конца измерения; к - сигнал остановки; л - сигнал на выходе триггера пуска и остановки; м - сигнал на выходе генератора тактовых импульсов; н - график колебательного движения измерительного стержня. На фиг. 3 - схема деформации измерительного рычага при прямом ходе. На фиг. 4 - схема деформации измерительного рычага при обратном ходе.In FIG. 1 shows a functional diagram of a vibrocontact measuring device. In FIG. 2 - time diagrams of the operation of a vibrocontact measuring device: a - trigger signal; 6 - signal at the output of the trigger for the direction of movement of the measuring arm; in - the signal at the output of the bridge circuit; g - signal at the output of the backward comparator; d is the signal at the output of the forward comparator; e - signal at the output of the trigger trigger amplifier; g - signal at the output of the differentiating amplifier of the beginning of measurement; h - the signal at the output of the trigger of the beginning and end of measurement; and - the signal at the output of the differentiating amplifier of the end of the measurement; k is the stop signal; l - signal at the output of the start and stop trigger; m is the signal at the output of the clock; n is a graph of the oscillatory movement of the measuring rod. In FIG. 3 is a diagram of the deformation of the measuring arm in the forward stroke. In FIG. 4 is a diagram of the deformation of the measuring arm in the reverse stroke.

Устройство содержит (фиг. 1) корпус 1, измерительный рычаг 2, узел возбуждения колебаний измерительного рычага 3, узел измерения амплитуды колебаний измерительного рычага 4, причем на измерительном рычаге 2 для контроля его деформации, закреплены два тензорезистора R2 и R3, соединенных в мостовую схему 5 с двумя настроечными резисторами R1 и R4. Выход мостовой схемы 5 соединен со входом узла измерения амплитуды колебаний измерительного рычага 4, выполненного в виде компаратора прямого хода 6, компаратора обратного хода 7, трех логических элементов ИЛИ 8, 9, 10, триггера запуска усилителя 11, дифференцирующего усилителя начала измерения 12, триггера начала и конца измерения 13, дифференцирующего усилителя конца измерения 14, отсчетного устройства 15 и блока обратного временного преобразования 16, причем выход мостовой схемы 5 соединен со входом компаратора прямого хода 6, компаратора обратного хода 7 и дифференцирующего усилителя начала измерения 12, а выходы компаратора прямого хода 6 и выход компаратора обратного хода 7 через логический элемент ИЛИ 8 соединены с неинвертирующим входом триггера запуска усилителя 11, соединенного с дифференцирующим усилителем начала измерения 12, выход которого через логический элемент ИЛИ 9 соединен с инвертирующим входом триггера запуска усилителя 11, а также с неинвертирующим входом триггера начала и конца измерения 13, соединенного с входом дифференцирующего усилителя конца измерения 14, выход которого через логический элемент ИЛИ 10 соединен с инвертирующим входом триггера начала и конца измерения 13 и отсчетным устройством 15, выход которого соединен со входом блока обратного временного преобразования 16. Возбудитель колебаний 3 выполнен в виде гайки шарико-винтовой передачи 17, на которой жестко закреплен измерительный рычаг 2, винта шарико-винтовой передачи 18, закрепленного в корпусе 1 и соединенного жесткой муфтой 19 с валом шагового двигателя 20, обмотки которого соединены с выходом драйвера шагового двигателя 21, входы которого соединены с генератором тактовых импульсов 22, кнопкой запуска 23 через триггер направления движения измерительного рычага 24 и логический элемент ИЛИ 25 и кнопкой остановки 26 через триггер пуска и остановки 27, причем неинвертирующий вход триггера направления движения измерительного рычага 24 соединен через логический элемент ИЛИ 25 с выходом компаратора прямого хода 6 узла измерения амплитуды колебаний измерительного рычага 4, а инвертирующий вход триггера направления движения измерительного рычага 24 соединен с выходом компаратора обратного хода 7 узла измерения амплитуды колебаний измерительного рычага 4, а кнопка запуска 23 соединена с инвертирующим входом триггера пуска и остановки 27 узла возбуждения колебаний измерительного рычага 3, с инвертирующим входом триггера запуска усилителя 11 узла измерения амплитуды колебаний измерительного рычага 4 через логический элемент ИЛИ 9, и с инвертирующим входом триггера начала и конца измерения 13 узла измерения амплитуды колебаний измерительного рычага 4 через логический элемент ИЛИ 10. Также с корпусом 1 жестко связан базирующий элемент 28, контактирующий с измеряемой деталью 29.The device comprises (Fig. 1) a housing 1, a measuring arm 2, a node for exciting oscillations of the measuring arm 3, a node for measuring the amplitude of the oscillations of the measuring arm 4, and two strain gauges R2 and R3 connected to the bridge circuit are fixed to the measuring arm 2 5 with two tuning resistors R1 and R4. The output of the bridge circuit 5 is connected to the input of the node for measuring the amplitude of oscillations of the measuring arm 4, made in the form of a forward comparator 6, a backward comparator 7, three logical elements OR 8, 9, 10, a trigger trigger amplifier 11, a differentiating amplifier of the beginning of measurement 12, trigger the beginning and end of measurement 13, the differentiating amplifier of the end of measurement 14, the reading device 15 and the inverse time conversion unit 16, the output of the bridge circuit 5 being connected to the input of the forward comparator 6, the reverse comparator output 7 and a differentiating amplifier beginning to measure 12, and the outputs of the forward comparator 6 and the output of the backward comparator 7 through a logic element OR 8 are connected to the non-inverting input of the trigger trigger amplifier 11, connected to the differentiating amplifier of the beginning of measurement 12, the output of which is through a logical element OR 9 is connected to the inverting input of the trigger trigger of the amplifier 11, as well as to the non-inverting input of the trigger of the beginning and end of measurement 13, connected to the input of the differentiating amplifier of the end of measurement 14, output One of which, through an OR 10 logic element, is connected to the inverting input of the trigger of the beginning and end of measurement 13 and a reading device 15, the output of which is connected to the input of the inverse time conversion unit 16. The vibration exciter 3 is made in the form of a ball screw nut 17, to which it is rigidly fixed a measuring lever 2, a ball screw screw 18, fixed in the housing 1 and connected by a rigid coupling 19 to the shaft of the stepper motor 20, the windings of which are connected to the driver output of the stepper motor 21, the inputs of which connected to the clock generator 22, the start button 23 through the trigger for the direction of movement of the measuring arm 24 and the logic element OR 25 and the stop button 26 through the trigger for the start and stop 27, and the non-inverting input of the trigger for the direction of movement of the measuring arm 24 is connected through the logic element OR 25 s the output of the forward stroke comparator 6 of the measuring unit of the oscillation amplitude of the measuring arm 4, and the inverting input of the trigger for the direction of movement of the measuring arm 24 is connected to the output of the comparator 7 of the measuring unit for measuring the amplitude of vibration of the measuring arm 4, and the start button 23 is connected to the inverting input of the start and stop trigger 27 of the exciting unit of the measuring lever 3, with the inverting input of the trigger of the amplifier 11 of the measuring unit for measuring the amplitude of the measuring arm 4 through an OR 9 logic element , and with the inverting input of the trigger of the beginning and end of measurement 13 of the measuring unit for the amplitude of oscillations of the measuring arm 4 through the OR logic element 10. Also, basically connected to the housing 1 member 28 is in contact with the measured piece 29.

Для измерения диаметра детали 29 в нужном сечении измерительный рычаг 2 перемещается вдоль оси измеряемого отверстия, причем на измерительном рычаге 2 для контроля его деформации, закреплены два тензорезистора R2 и R3, соединенных в мостовую схему 5 с двумя настроечными резисторами R1 и R4. На вход мостовой схемы 5 подается напряжение питания U_п, обеспечивающее формирование на его выходе нулевого сигнала, когда измерительный рычаг 2 не деформирован, и формирование знакопеременного линейного сигнала, пропорционального деформации измерительного рычага 2. Положительное значение сигнала с мостовой схемы 5 сравнивается компаратором прямого хода 6 с заданным на его входе значением опорного напряжения, образуя импульсный сигнал прямоугольной формы при уравнивании значений. А отрицательное значение сигнала с мостовой схемы 5 сравнивается компаратором обратного хода 7 с заданным на его входе значением опорного напряжения, образуя импульсный сигнал прямоугольной формы при уравнивании значений. Импульсные сигналы с выходов компаратора прямого хода 6 и компаратора обратного хода 7, через логический элемент ИЛИ 8, подается на неинвертирующий вход триггера запуска усилителя 11. Это обеспечивает появление на его выходе прямоугольного сигнала высокого уровня, служащего сигналом запуска дифференцирующего усилителя начала измерения 12, который регистрирует появление нулевого сигнала на мостовой схеме 5, в момент отрыва измерительного рычага 2 от поверхности детали 29, образуя на выходе дифференцирующего усилителя начала измерения 12 импульсного сигнала прямоугольной формы, который подается на инвертирующий вход триггера запуска усилителя 11 и неинвертирующий вход триггера начала и конца измерения 13. Это приводит к образованию на выходе триггера начала и конца измерения 13 прямоугольного сигнала высокого уровня, служащего сигналом о запуске измерения отсчетным устройством 75 и включении дифференцирующего усилителя конца измерения 14. Вход дифференцирующего усилителя конца измерения 14 регистрирует момент касания измерительного рычага 2 противоположной поверхности детали 29, когда на выходе мостовой схемы 5 образуется знакопеременный сигнал высокого уровня, что приводит к образованию на его выходе импульсного сигнала прямоугольной формы, который через логический элемент ИЛИ 10 подается на инвертирующий вход триггера начала и конца измерения 13. Это приводит к смене на его выходе прямоугольного сигнала высокого уровня на сигнал низкого уровня, который служит сигналом окончания измерения периода времени колебаний отсчетным устройством 15. Измеренный период времени колебаний преобразуется в блоке обратного временного преобразования 16 в величину измеряемого диаметра, что позволяет измерять величину диаметра детали 29 с высокой точностью, свойственной цифровым средствам контроля времени.To measure the diameter of the part 29 in the desired section, the measuring lever 2 moves along the axis of the measured hole, and two strain gauges R2 and R3 are mounted on the measuring lever 2 to control its deformation, connected to the bridge circuit 5 with two tuning resistors R1 and R4. The input voltage of the bridge circuit 5 is supplied with a supply voltage U _p , which ensures the formation of a zero signal at its output when the measuring arm 2 is not deformed, and the formation of an alternating linear signal proportional to the deformation of the measuring arm 2. The positive value of the signal from the bridge circuit 5 is compared by a direct-travel comparator 6 with the reference voltage value set at its input, forming a rectangular pulse signal when equalizing the values. And the negative value of the signal from the bridge circuit 5 is compared by the backward comparator 7 with the reference voltage specified at its input, forming a rectangular pulse signal when equalizing the values. The pulse signals from the outputs of the forward comparator 6 and the backward comparator 7, through the OR gate 8, are fed to the non-inverting input of the trigger trigger amplifier 11. This ensures that a high-level rectangular signal appears at its output, which serves as the start signal of the differentiating amplifier of the beginning of measurement 12, which detects the appearance of a zero signal on the bridge circuit 5, at the moment of tearing of the measuring lever 2 from the surface of the part 29, forming at the output of the differentiating amplifier, the beginning of measurement 12 imp a square wave signal, which is fed to the inverting input of the start trigger of amplifier 11 and the non-inverting input of the trigger of the start and end of measurement 13. This leads to the formation of the start and end of measurement 13 of the rectangular signal at the output of the trigger 13, which serves as a signal to start the measurement by the reading device 75 and the inclusion of the differentiating amplifier of the end of measurement 14. The input of the differentiating amplifier of the end of measurement 14 registers the moment of contact of the measuring arm 2 of the opposite surface of the part and 29, when an alternating high-level signal is generated at the output of the bridge circuit 5, which leads to the formation of a rectangular pulse signal at its output, which is fed through the logic element OR 10 to the inverting input of the trigger of the beginning and end of measurement 13. This leads to a change in its the output of the rectangular high-level signal to a low-level signal, which serves as a signal for the end of the measurement of the oscillation time period by the reading device 15. The measured oscillation time period is converted into the inverse block time conversion 16 to the value of the measured diameter, which allows to measure the diameter of the parts 29 with a high accuracy inherent digital time control means.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для измерения диаметра D отверстия детали в нужном сечении, при помощи базирующего элемента 28, измерительный рычаг вводится в измеряемое отверстие детали 29, после чего нажатием кнопки запуска 23 (фиг. 2, а) напряжение питания U_п подается на неинвертирующий вход триггера направления движения измерительного рычага 24, инвертирующий вход триггера начала и конца измерения 13, инвертирующий вход триггера пуска и остановки 27 и инвертирующий вход триггера запуска усилителя 11. При этом на выходе триггера направления движения измерительного рычага 24 появляется сигнал U₂ (фиг. 2, б), что соответствует прямому ходу измерительного рычага 2, а выходные сигналы U₈ (фиг. 2, з) триггера начала и конца измерения 13, U₁₁ (фиг. 2, к) триггера пуска и остановки 27 и U₆ (фиг. 2, е) триггера запуска усилителя 11 принимают значение логического нуля. При этом через драйвер шагового двигателя 21, с частотой ƒ=1/T (фиг. 2, м), заданной генератором тактовых импульсов 22, шаговый двигатель 20 начинает движение с постоянной скоростью, и через жесткую муфту 19 придает крутящий момент винту шарико-винтовой передачи 18, что приводит измерительный рычаг 2, закрепленный на гайке шарико-винтовой передачи 17, в движение прямого хода. При касании измерительного рычага 2 поверхности детали 29 (фиг. 3, позиция 30), происходит его деформация ΔЕ (фиг. 3, позиция 31) и на выходе мостовой схемы 5 образуется положительный сигнал U₃ (фиг. 2, в). Величина этого сигнала на компараторе обратного хода 7 сравнивается с его опорным напряжением U_оп и при уравновешивании на выходе компаратора обратного хода 7 образуется сигнал U₄ (фиг. 2, г). Сигнал U₄ одновременно подается на инвертирующий вход триггера выбора направления движения измерительного рычага 24 и через логический элемент ИЛИ 8 на неинвертирующий вход триггера запуска усилителя 11, образуя на его выходе сигнал логической единицы U₆ (фиг. 2, е), который включает дифференцирующий усилитель начала измерения 12. Затем в момент отрыва измерительного рычага 2 из позиции 30 (фиг. 3) к позиции 32 (фиг. 4) на выходе мостовой схемы 5 сигнал U₃ принимает значение логического нуля, момент образования которого фиксируется дифференцирующим усилителем начала измерения 12, на выходе которого образуется сигнал U₇ (фиг. 2, ж). Сигнал U₇ одновременно подается через логический элемент ИЛИ 9 на инвертирующий вход триггера запуска усилителя 11, сигнал U₆ на выходе которого принимает значение логического нуля, и на неинвертирующий вход триггера начала и конца измерения 13. В этот момент сигнал U₈ (фиг. 2, з) на его выходе принимает значение логической единицы, что включает дифференцирующий усилитель конца измерения 14 и является сигналом начала измерения отсчетного устройства 15. В момент касания измерительным рычагом 2 противоположной поверхности детали 29 (фиг. 4, позиция 32) сигнал U₃ на выходе мостовой схемы 5 принимает значение логической единицы, момент появления которой фиксируется дифференцирующим усилителем конца измерения 14, что приводит к образованию на его выходе сигнала U₉ (фиг. 2, и). Сигнал U₉ подается через логический элемент ИЛИ 10 на инвертирующий вход триггера начала и конца измерения 13, при этом сигнал U₈ на его выходе принимает значение логического нуля, являющимся сигналом окончания измерения отсчетного устройства 15. Измеренный период Т_изм преобразуется в измеряемый диаметр D отверстия детали блоком обратного временного преобразования 16. Продолжение обратного хода измерительного рычага 2 приводит к его деформации ΔE (фиг. 4, позиция 33), и на выходе мостовой схемы 5 образуется сигнал U₃, измерительного моста сравнивается с опорным напряжением U_оп компаратора прямого хода 6. При уравновешивании сигналов на выходе компаратора прямого хода 6 образуется сигнал U₅ (фиг. 2, д), подающийся через логический элемент ИЛИ 8 на триггер запуска усилителя 11 и через логический элемент ИЛИ 25 на неинвертирующий вход триггера выбора направления движения вынужденные колебания измерительного рычага S(t) (фиг. 2, н), ограниченные диаметром D детали. Для остановки устройства, нажатием кнопки отключения 26 на неинвертирующий вход триггера пуска и остановки 27 подается сигнал U₁₀ (фиг. 2, к), при этом сигнал U₁₁ на выходе триггера пуска и остановки 27 принимает значение логической единицы (фиг. 2, л). Сигнал U₁₁ подается на вход отключения драйвера шагового двигателя 21, тем самым останавливая движение шагового двигателя 20 и, соответственно, колебания измерительного рычага S(t).To measure the diameter D of the hole of the part in the desired section, using the base element 28, the measuring lever is inserted into the measured hole of the part 29, after which, by pressing the start button 23 (Fig. 2, a), the supply voltage U _p is applied to the non-inverting input of the measuring direction trigger the lever 24, inverting the trigger input of the start and end of measurement 13, inverting the input of the start and stop trigger 27 and the inverting input of the trigger trigger amplifier 11. At the same time, at the output of the trigger of the direction of movement of the measuring arm 24 a signal U ₂ (Fig. 2, b) appears, which corresponds to the forward stroke of the measuring arm 2, and the output signals U ₈ (Fig. 2, h) of the trigger of the beginning and end of measurement 13, U ₁₁ (Fig. 2, k) of the start trigger and stops 27 and U ₆ (Fig. 2, f) of the trigger trigger of the amplifier 11 take a value of logical zero. At the same time, through the driver of the stepper motor 21, with a frequency ƒ = 1 / T (Fig. 2, m) specified by the clock generator 22, the stepper motor 20 starts to move at a constant speed, and through the rigid coupling 19 gives the torque to the ball screw transmission 18, which causes the measuring lever 2, mounted on a ball screw nut 17, in forward motion. When the measuring lever 2 touches the surface of the part 29 (Fig. 3, position 30), it deforms ΔЕ (Fig. 3, position 31) and a positive signal U _{3 is} generated at the output of the bridge circuit 5 (Fig. 2, c). The magnitude of this signal on the backstop comparator 7 is compared with its reference voltage U _op and when balancing at the output of the backstop comparator 7, a signal U ₄ is generated (Fig. 2d). The signal U _{4 is} simultaneously supplied to the inverting input of the trigger for selecting the direction of movement of the measuring arm 24 and through the logic element OR 8 to the non-inverting input of the trigger for starting the amplifier 11, forming at its output a signal of a logical unit U ₆ (Fig. 2e), which includes a differentiating amplifier 12. Then, the measurement starts at the instant the measuring lever 2 from the position 30 (FIG. 3) to position 32 (FIG. 4) at the output of the bridge circuit 5 receives the signal U ₃ value logical zero, which is fixed the moment of formation differentiator measurement start preamplifier 12, whose output signal U ₇ is formed (FIG. 2g). The signal U _{7 is} simultaneously supplied through the OR 9 logic element to the inverting input of the trigger trigger of the amplifier 11, the signal U ₆ at the output of which takes a logical zero value, and to the non-inverting input of the trigger of the beginning and end of measurement 13. At this moment, the signal U ₈ (Fig. 2 , h) at its output, it takes a value of a logical unit, which includes a differentiating amplifier of the end of measurement 14 and is a signal to start measuring the reading device 15. At the moment the measuring lever 2 touches the opposite surface of the part 29 (Fig. 4, position 3 2) the signal U ₃ at the output of the bridge circuit 5 takes the value of a logical unit, the moment of occurrence of which is fixed by a differentiating amplifier of the end of measurement 14, which leads to the formation of the signal U ₉ at its output (Fig. 2, and). Signal U ₉ is supplied through the OR gate 10 to the inverting trigger input start and measurement end 13, with ₈ U signal at its output assumes the value logic zero being the end of the measurement signal reading device 15. The measured period T _MOD is converted to the measured hole diameter D parts by the inverse time conversion unit 16. Continuing the reverse stroke of the measuring arm 2 leads to its deformation ΔE (Fig. 4, position 33), and at the output of the bridge circuit 5 a signal U ₃ is generated, is connected with the reference voltage U _{op of the} forward comparator 6. When the signals are balanced at the output of the direct comparator 6, a signal U ₅ is generated (Fig. 2e), which is fed through the logic element OR 8 to the trigger trigger of the amplifier 11 and through the logic element OR 25 to non-inverting input of the trigger for selecting the direction of movement forced oscillations of the measuring arm S (t) (Fig. 2, n), limited by the diameter D of the part. To stop the device, by pressing the shutdown button 26, the signal U ₁₀ is sent to the non-inverting input of the start and stop trigger 27 (Fig. 2, k), while the signal U ₁₁ at the output of the start and stop trigger 27 takes a value of a logical unit (Fig. 2, l ) The signal U ₁₁ is supplied to the disable input of the driver of the stepper motor 21, thereby stopping the movement of the stepper motor 20 and, accordingly, the oscillation of the measuring arm S (t).

Заявляемая полезная модель позволит повысить точность измерения диаметра цилиндрических деталей.The inventive utility model will improve the accuracy of measuring the diameter of cylindrical parts.

Claims

A vibrocontact measuring device comprising a housing, a measuring lever, a measuring lever oscillation excitation unit and an oscillation amplitude measuring unit, characterized in that two strain gages are connected to a bridge circuit to control its deformation, and the oscillation amplitude measuring unit is made in in the form of an upstream comparator, a backward comparator, three OR gates, an amplifier trigger, a differentiating amplifier of the start of measurement, a trigger of start and measurement, a differentiating amplifier of the end of the measurement, a reading device and an inverse time conversion unit, the output of the bridge circuit connected to the input of the forward comparator, the backward comparator, the differentiating amplifier of the beginning of the measurement and the differentiating amplifier of the end of the measurement, and the output of the forward comparator and the output of the reverse comparator the path through the logic element OR connected to a non-inverting input of the trigger trigger amplifier connected to a differentiating amplifier start measuring the output of which through an OR logic element is connected to the inverting input of the amplifier trigger trigger, as well as to the non-inverting input of the start and end measurement trigger connected to the input of the measurement end differentiating amplifier, the output of which through the OR logic element is connected to the inverting input of the start and end trigger and a reading device, the output of which is connected to the input of the inverse time conversion unit.