Устройство для измерения шага точных винтов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()953452 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву(22)Заявлено 13.05.80 (21) 2924372/25-28 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетОпубликовано 23. 08. 82. Бюллетень № 31 (51)М. Кл.

G 01 В 11/02 фкударстввнный комнтвт

СССР до делам нзобрвтвиий н открыткй (53) УДК 531. 715.. 1 (О 88. 8) Дата опубликования описания 23. 08. 82 (72) Авторы изобретения

Г.Я.Гафанович, А.С.Литвиненко и О.В.! (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ШАГА

ТОЧНЫХ ВИНТОВ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике (к метрологии) и предназначено для точного измерения шага прецезионных винтов и винтовых поверхностей в машино- и прибороS строении.

Известно устройство для контроля шага ходовых винтов, построенное по принципу сравнения контролируемого и образцового винтов. В этом устройстве ось образцового винта устанавливается строго параллельно оси контролируемого винта. Одновременное вращение обоих винтов синхронизируется с помощью тонких стальных лент. Раз.ность перемещения обеих гаек (контролируемого и образцового винтов), обусловленная ошибками шага контролируемого винта, регистрируется измерительным устройством (1). 20

Однако известное устройство характеризуется низкой точностью контроля г шага винтов, необходимостью наличия образцового винта, кроме того, на

2 точность контроля оказывает влияние точность установки винтов друг относительно друга.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения шага точных винтов, содержащее станину с узлом для установки винта, каретку со щупом, подвижную в направлении, параллель- ном оси винта, интерферометр, включающий последовательно расположен,ные источник света, коллиматор и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, отражатель, расположенный в одной из ветвей и жестко связанный с кареткой, и отражатель, установленный в другой из ветвей и связываемый с винтом, датчик узла поворота винта, узел обработки и регистрации информации (2j.

Недостатком устройства является наличие длинной цепи преобразования измерительной информации (оптической в электрическую, преобразование элек3 953452 трической в каналах обработки), что винте 12 так, что и является причиной возникновения труд- ния этого многогран но учитываемых погрешностей, и ведет . оси винта 12» отраж к снижению точности и надежности ре- ный на каретке 5, и зультата измерения. Недостатком уст- например угольковый ройства является также сложность кон- Фот). Цуп 10 каретк ст рукции. нический контакт с

Целью изоЬретения является повы- контролируемого вин шение точности измерения. тель 9 в поле зрени

Эта цель достигается тем,что уст- >< интерференционную к ройство снаЬжено расположенным между ленную на Фиг. 2. источником света и светоделителем Устройство работ интерферометра эталоном Фабри-Перо, разом. длина Т .которого выбирается из усло- Свет от источник вия проходит через этал

Т=0,5 Ы, » где с(. - произвольный угол (в радианах ) дискретности измерения шага винта;

20 номинальное (теоретическое) лос кости от раже" ника параллельны атель 7, укрепленредставляет собой, отражатель (катои 5 входит в мехарабочим профилем та 12. Наблюдая окуляра 8 видит артину, представает следующим оба 1 белого света он 3 фабри-Перо и попадает на светодепитель 4 интер"

Ферометра, предназначенного для измерения степени согласованности поворота винта 12 и перемещения каретки

5. Длина (размер) Т эталона ФабриПеро рассчитывается из условия значение шага контролируемо-.го винта, а отражатель, связываемый с винтом, расположен так, что его плоскость от-,. ражения параллельна оси винта.

На фиг. 1 изоЬражена принципиальная схема устройства для измерения шага точных винтов; на Фиг. 2 - вид поля зрения интерферометра.

Устройство содержит источник l белого света, коллиматор 2, эталон 3 фабри-Перо, светоделитель 4, каретку

5, отражатели 6 и 7, окуляр 8, наблюдатель 9, щуп 10, направляющие 11 ка35 ретки 5, датчик угла поворота винта и узел обработки и регистрации ин" формации (не показаны).

Интерферометр включает последовательно расположенные источник 1 белого света, коллиматор 2 и светоде. литель 4, делящий световой поток на две ветви, отражатель 7, расположенный в одной из ветвей и жестко связанный с кареткой 5, и отражатель 6, установленный в другой из ветвей и связываемый с контролируемым винтом 12.

Источник 1 белого света с колли.матором 2, эталон 3 Фабри-Перо, светоделитель 4 и окуляр 8 закреплены на станине с узлом для установки винта (не показаны), на которой собрано все устройство и которой принадлежат направляющие 11 ° Эталон 3 ФабриПеро установлен между коллиматором

2 и светоделителем 4. Отражатель 6, например в виде зеркального многогранника, закреплен на контролируемом

Т=ОУ5 d.tî, (1) где oL — произвольный угол (в радианах) дискретности измерения шага винта; номинальное (теоретическое) значение шага контролируемо—

ro винта.

После отражения от отражателей 6 и 7 свет, пройдя светоделитель 4, попадает в окуляр 8, в поле зрения которого можно наЬлюдать интерференционную картину белого света. Цуп l0 каретки 5 взаимодействует с раЬочим профилем винта 12 так, что при вращении винта 12 каретка 5 увлекается щупом 10 и перемещается по направляющим 11 параллельно оси винта.

Перед началом измерений интерферометр должен Ьыть отъюстирован так, чтобы в поле зрения окуляра 8 интерференционная черная (ахроматическая) полоса установилась на нулевой отметке. Затем наблюдатель 9 должен записать значение шага интерференционных полос.

При вращении винта 12 вместе с ним начнет поворачиваться отражатель 6.

Вместе с тем рабочая поверхность винта 1 2 надавит на щуп l0, что приведет в поступательное движение каретку

5 с отражателем 7. В поле зрения (фиг. 2) интерференционная картина исчезнет, так как смещение отражателей 6 и 7 нарушает равенство плеч интерферометра. Интенференционная картина появится в поле зрения окуляра

8 лишь тогда, когда, повернувшись

953452 6 на угол d„плоскость отражателя 6 вновь займет свое первоначальное положение, перпендикулярное к лучу, а отражатель 7, связанный с кареткой 5, пройдет путь, кратный удвоенному целому числу длин эталона 3 Фабри-Перо. Винт 12 неоЬходимо вращать до того момента, когда шаг интерференционных полос окажется таким же, каким он был в первоначальном положе- 1î нии звеньев. В идеальном случае, когда контролируемый винт 12 не содержит погрешности, действительный t и номинальный t0 шаги винта равны (t =t) и условие видности по-. лос описывается равенством

L0 Т О 5 10 Л.)

/ где L — перемещение каретки 5. Удлинение или укооочение плеча интер- щ ферометра в результате перемещения каретки 5 с отражателем 7 будет полностьВ скомпенсировано двойной длиной Т эталона 3 Фабри-Перо, если

L<=2N7, (3) Формула изобретения где N — порядок интерференции эталона 3 ФаЬри-Перо (N=zl, +2, +3,...).

В случае, когда контролируемый винт 12 содержит погрешность шага сР; номинальный шаг t0 связан с Фактическим шагом t зависимостью (4-)

35 0+ о

В этом случае перемещение 1„ка, ретки 5 при повороте винта 4 на тот же самый угол с .составит (по аналогии с (2 } „=0,5(со+У)д-. (Б)

Теперь сокращение или удлинение плеча интерферометра не скомпенсируется полностью эталоном 3 Фабри-llepo; возникнет нескомпенсированная часть

Ь, равная 45

55

t-=t0+C д

1 0 (Ь)

Подставляя сюда вместо L 0 и L< их значения из (2) и (5), получают д =О, (t +y) 0 5gtо=0,5 .о . (ч)

Обозначив (8) тогда действительный (Фактический) искомый шаг контролируемого винта с учетом (4) Значения д отсчитываются по шкале интерферометра, видной в поле зрения окуляра (фиг. 2)

Иногократно поворачивая винт 12 на дискретные углы cL можно получить множество значений д, характеризующих отклонение шага контролируемого винта в зависимости от угла о . Множество значений 6 в полной мере и однозначно характеризует отклонение шага винта от номинального. Для контроля винта с другим шагом необходимо сменить эталон 3 Фабри-Перо согласно условию (1 ).

Описываемое устройство имеет высокую точность измерения и отличается простотой конструкции, не треЬует значительных затрат на изготовление, так как может быть ссЬрано из простых, дешевых и доступных элементов и узлов (прямоугольная призма, плоское зеркало, зеркальный многогранник, типовой интерферометр

Иайкельсона, эталон Фабри-Перо и т.п.) Устройство для измерения шага точных винтов, содержащее станину с узлом для установки винта, каретку со щупом, подвижную в направлении, параллельном оси винта, интерферометр, включающий последовательно располо-о женные источник света, коллиматор и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, отражатель, расположенный в одной из ветвей и жестко связанный с кареткой, и отражатель, установленный в другой из ветвей и связываемый с винтом, датчик угла поворота винта, узел обработки и регистрации информации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено расположенным между источником света

1 и свет оделит елем инт ерферомет ра эталоном Фабри-Перо, длина Т которого выбирается из условия

7=О,5 + где oL — произвольный угол дис кретности измерения шага винта, рад.; номинальное (теоретическое) о значение шага контролируемого винта, а отражатель, связываемый с винтом, расположен так, что его плоскость отражения .параллельна оси винта, 953452

ФРВ2

Составитель Л.Лобзова

Редактор С. Патрушева Техред C. Мигунова Корректор О. Билак

7 Тираж 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2 О филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, Истонники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бурдун Г.Д. Измерительные при-. боры в машиностроении. M., "Машиностроение", 1971, с. 365.

2. РЖ "Метрология и измерительная техника", М 7, 1975, Реф. 7.32.

281П "Устройство для автоматического измерения шага винта" (прототип).