Masurarea si controlul dimensional cu aparate electrice

Masurarea dimensiunilor pieselor in constructia de masini cu ajutorul aparatelor (traductoarelor) electrice a primit o pondere din ce in ce mai mare in ultimii ani datorita multiplelor avantaje oferite de aceste aparate , cele mai importante fiind : posibilitatea masurarii de la distanta , continuitatea masurarii si inregistrarea valorii masurate , inalta precizie si sensibilitate , gama larga de masurare , posibilitatea automatizarii procesului de masurare .

Dupa fenomenul electric care sta la baza constructiei aparatelor electrice de masurat lungimi , acestea se impart in aparate cu cuntacte , inductive , capacitive si fotoelectrice .

Aparate electrice cu contacte utilizeaza deplasarea tijei de masurare , aflata in contact cu piesa masurata , pentru inchiderea sau deschiderea unor contacte electrice , cand valoarea dimensiunii sau forma geometrica a piesei controlate se abat de la valoarea limita . In functie de raportul de transmitere dintre deplasarea contactului mobil si deplasarea tijei de masurare , aparatele pot fi cu parghii si fara parghii . La cele cu parghii deplasarea contactului mobil este egala cu a tijei de masurare .

Aparatele electrice inductive sunt acele aparate pentru controlul dimensional , la care variatiile de dimensiune ale pieselor determina modificarea pozitiei unei armaturi sau a unui miez mobil si prin aceasta modificarea parametrilor electrici ai unui circuit de masurare . In functie de tipul elementului de masurare , denumit si traductor , aparatele electrice inductive se impart in aparate cu traductoare inductive simple , diferentiale si diferentiale-transformatoare .

Aparatele electrice capacitive se bazeaza pe dependenta capacitatii condensatoarelor de distanta dintre placile lor (condensatoate plane) sau de adancimea de introducere a unui cilindru interior in cel exterior (condensatoare cilindrice) , care la randul lor depind de dimensiunea cere se masoara . Modificarea dimensiunii piesei masurate determina modificarea capacitatii condensatoarelor si ca urmare , modificarea parametrilor electrici ai circuitelor de masurare . Desi aceste aparate asigura precizii foarte mari , sub 1μm , sunt folosite numai in conditii de laborator , deoarece isi modifica caracteristicile in cazul schimbarilor de temperatura si umiditate din zona de masurare .

Aparate fotoelectrice se caracterizeaza prin faptul ca variatia de dimensiune a piesei produce variatia fluxului care este trimis pe o celula fotoelectrica . Ca rezultat al efectului fotoelectric , in circuitul exterior al celulei ia nastere un curent electric al carei marime depinde de dimensiunea controlata . Aceste aparate nu sunt suficient de precise , celula fotoelectrica pierzandu-si in timp sensibilitatea .

Aparatura folosita

Aparate electrice cu contacte

Cele mai utilizate aparate electrice cu contacte sunt cu amplificare mecanica prin parghii si au doua contacte fixe . Doua asemenea aparate , vor fi folosite in efectuarea lucrarii de laborator . Aceste aparate stabilesc daca dimensuniile efective ale pieselor

se gasesc in campul de toleranta prescris , neindicand insa valorile effective ale abaterilor fata de dimensiunea nominala .

Schema de principiu a primului aparat se prezinta in fig. 8.1 .

Abaterea dimensiunii piesei care se masoara fata de dimensiunea nominala (sau de reglaj) se transmite , prin intermediul tijei cu palpator 1 si a parghiei de amplificare 3 , la contactul mobil Cm . Forta de masurare este asigurata de arcul 2 iar cea necesara pastrarii legaturii dintre parghie si tija , de arcul 4 . Reglarea marimii campului de toleranta se realizeaza cu suruburile micrometrice 5 si 6 , care pe capete au fixate contactele K1 si respective K2 .

In functie de dimensiunea piesei controlate contactul mobil Cm poate ocupa trei pozitii distincte . Pentru piesa in camp de toleranta contactul mobil cu atingere contactele fixe si deci becurile B1 si B2 nu se aprind . La piesa cu diametrul efectiv def mai mare ca diametrul maxim dmax (def > dmax) se inchide contactul K2 , aprinzandu-se becul B2 (verde) , iar pentru def < dmin se inchide contactul K1 , aprinzandu-se becul B1 (rosu) . Alimentatea celor doua becuri se realizeaza de la transformatorul coborator de tensiune Tr prin intrerupatorul I .Acest aparat are urmatoarele caracteristici : valoarea diviziunii , 1μm ; domeniul de masurare , ± 30μm ; forta de masurare , 0,19 N ; eroarea admisibila , ± 1μm ; temperatura de referinta , 20o ± 1oC .

Constructia aparatului si reglarile care se efectueaza in cazul utilizarii lui reies din fig. 8.2 .

Tija cu palpator 1 , ghidata de bucsa cu bile 2 , actioneaza parghia de amplificare 7 , care asigura un raport de amplificare de 1000 .Aceasta parghie avand forma de cutit la partea inferioara , se sprijina prin intermediul a doua brate in locasuriile executate pe partea frontala a bucsei 3 . Cel de-al treilea brat este introdus in degajarea existenta la partea superioara a tijei cu palpator . Forta de masurare este asigurata de arcul 4 . Contactul dintre parghia 7 , bucsa 3 si tija cu palpator 1 se obtine prin intermediul arcului 5 , permanent tensionat . Contactele electrice K1 si K2 , executate din wolfram, sunt fixate pe capetele suruburilor micrometrice de reglare 11 si 8 . Legatura electrica la cele doua contacte se obtin cu doua lamele elastice 9 , aflate in contact permanent cu suprafata lor frontala . La partea superioara a aparatului se ataseaza capul de

semnalizare 10 .Aparatul se prinde de bratul 12 a unui suport metallic cu ajutorul unei bucsi filetate 13, a bucsei elastice 14 si a piulitei de blocare 16 .

Alimentare cu energie electrica a aparatului se face la 6 V.c.c. de la o sursa cu transformator si redresor , shema electrica cuprinzand trei blocuri distincte : blocul cu contacte 1 , cel indicator 2 si cel de alimentare 3 (fig. 8.3) .

Blocul indicator este compus din doua becuri de semnalizare de 6 V si 0,1 A , ecranate cu celuluid rosu sau verde , care indica piesele a caror dimensiune depasesc intr-un sens sau altul limitele admise . Blocul de alimentare cuprinde un transformator coborator de tensiune si o punte in serie cu cate o rezistenta pentru absorbirea scanteilor de contact . Rezistenta reglabila Rv permite obtinerea unei iluminari adecvate locului de munca a lampilor indicatoare .

Schema de principiu a celui de al doilea aparat electric cu contacte , tip EL-LI, este prezentat in fig. 8.4 .Aparatul este format din tija cu palpator 1 , arcul 2 care determina forta de masurare , parghia de amplificare 3 la capatul careia se afla contactul mobil Cm , suruburile micrometrice 4 si 5 ce poarta contactele K1 si K2 si surubul 6 pentru limitarea cursei tijei cu palpator . Arcul 7 asigura mentinerea legaturii mecanice intre tije si parghia de amplificare , aceasta din urma realizand un raport de amplificare de 10 .

Ca si la aparatul precedent reglarea campului de toleranta se obtine cu suruburi micrometrice , in functie de dimensiunea piesei , contactul mobil Cm putand ocupa trei pozitii distincte . Aparatul cuprinde si o instalatie electric , avand un bloc indicator cu trei becuri de semnalizare : rosu pentru piese cu def < dmin ; galben pentru piese cu dmin< def < dmax ; verde pentru piese cu def < dmax .

Aparate electrice inductive

In controlul dimensional , cele mai utilizate aparate inductive sunt cele diferentiale cu miez mobil . Un asemenea aparat tip N-2201 , va fi folosit in efectuarea lucrarii de laborator . Constructia capului de masurare si a suportului in care aceasta se monteaza

se prezinta in fig. 8.5 .Capul de masurare cuprinde tija cu palpator 1 , deplasabila intr-o bucse précis executata , la capatul careia se fixeaza miezul mobil 2 , aflat in interiorul a doua bobine 3 si 4 . Forta de masurare este asigurata de arcul elicoidal 5 . Bobinele sunt montate in interirul tubului 6 , care se prinde in suportul 7 . Acest suport impreuna cu capul de masurare se pot deplasa pe directie verticala , in pozitia dorita suportul putandu-se bloca cu surubul 8 .

Piesa ce se masoara se aseaza pe masa 9 , a carei pozitie verticala poate fi reglata fin cu piulita 10 si surubul 11 . Prin deblocarea surubului 12 masa 9 se poate roti in jurul unei axe verticale si se poate pozitiona grosolan . Atat masa 9 cat si suportul 7 sunt montate in corpul 13 al dispozitivului de masurare . Cele doua bobine 3 si 4 din capul de masurare sunt

introdu-se intr-o schema in punte ; aratata in fig. 8.6.

Puntea este alimentata cu un semnal sinusoidal , avand frecventa de 5 KHz , de la osciloscopul 2 , prin intermediul transformatorului simetric Tr. Pentru pozitia mediana a miezului 1 puntea este echilibrata in diagonala acesteia neexistand semnale . In cazul deplasarii miezului , puntea se dezechilibreaza , semnalul obtinut este amplificat in amplificatorul 3 , redresat in redresorul 4 si apoi trimis instrumentului de masura 5 .

Toate elementele schemei , in afara celor doua bobine , sunt introduse intr-o cutie metalica complet inchisa (fig. 8.7) , pe a carui panou frontal sunt amplasate instrumentul indicator 1 , elementele de comanda si de reglare pentru stabilirea limitelor campului de toleranta prescris .

Aceste elemente sunt :- intrerupatorul de la retea 2 ;- doau potentiometre 3 si 4 pentru reglarea la zero a partii electrice , notate cu A

si A±B ;- comutatorul 5 al modului de lucru cu pozitiile A , cand se lucreaza cu un

singur cap de masurare , A + B sau A - B , cand se lucreaza cu doua capete de masurare ;

- comutatorul 6 al scarii de masurare , functie de marimea campului de toleranta, cu pozitiile ±10 ; ±20 ; ±100 ; ±200μm si pozitia de zero ;

- trei becuri de semnalizare , notate cu MIC , BUN , MARE ;- patru potentiometre de reglare a pragurilor de tolerante , notate cu BRUT si

FIN .