Многопредельные датчики имеют несколько пар контактов и применяются для сортировки изделий на большое число групп. Схема электроконтактного преобразователя для многодиапазонной сортировки приведена на рис. 39. В зависимости от поставленной задачи преобразователь может производить сортировку деталей на 50 групп и более с интервалом между группами 1 — 2 мкм. Основная отличительная особенность преобразователя состоит в том, что один из его контактов 3 выполнен в виде архимедовой спирали, на одной оси с которой расположена контактная система 5. Так как диапазон сортировки в точном машиностроении обычно не превышает 0,1 — 0,2 мм и приходится на целый оборот спирали, то каждому микрометру соответствует на окружности контактной системы дуга в несколько миллиметров, что обеспечивает высокую точность сортировки. Процесс контроля и сортировки происходит следующим образом. На измерительную позицию 9 подводится контролируемая деталь на которую опирается измерительный стержень 7. В зависимости от размера детали стержень 7, рычаг 6 и контакт 2 займут определенное положение. С этого момента начинается измерительный период, который заключается в том, что включается сервомотор /, вращающий спиральный контакт 3 и ползун 4. При определенном угле поворота спиральный контакт 3 соприкоснется с контактом 2. При этом замыкании подается командный импульс на счетное устройство в целях фиксации числа контактов контактной системы 5, через которое прошел ползун 4 от нулевого положения до момента замыкания контактов 2 и 3. Число пройденных контактов и соответствует номеру сортировочной группы. Продолжительность измерительного периода не более 1 с.
Кстати, наверное, не всем известно, с какой целью машиностроители сортируют некоторые детали машин на множество групп с разноразмерностью всего 1 микрометр (0,001 мм). Прежде всего, не любые детали, а типа шариков для шарикоподшипников и винтовых прецизионных пар винт — гайка качения, типа других тел качения к роликоподшипникам, игольчатым подшипникам и т. п. В группу деталей, которые необходимо разбить на размерные группы с большой точностью, входят и поршневые кольца, и цилиндры двигателей внутреннего сгорания, и топливная аппаратура для двигателей тракторов и машин — иглы топливных насосов и др. В станкостроении это шпиндели прецизионных станков, детали шпиндельной и других групп станков. Какова цель сортировки этих деталей? Эта сортировка, иначе селекция, необходима, чтобы обеспечить попадание в один комплект деталей, мало отличающихся одна от другой. Например, чтобы в одном шарикоподшипнике шарики не отличались один от другого более чем на допустимую величину, которая тем меньше, чем точнее подшипник. Иначе может произойти то, что произошло с высоким гражданином, переносившим с невысокими людьми бревна. Вся тяжесть обрушилась на его плечи, и бедняга вышел из строя. Дальнейшие комментарии, пожалуй, излишни. В станкостроении подобранные по размерам детали образуют сборки с гарантированными напряжениями, предусмотренными конструкторами, оптимальные сопряжения, посадки.
В обычных электроконтактных преобразователях измерительный наконечник непрерывно контактирует с измеряемой деталью. Когда его используют в устройствах активного контроля, т. е. для проведения непрерывного измерения в процессе обработки, преобразовательный измерительный наконечник очень изнашивается. Из-за этого снижается точность измерений параметра. Такого недостатка нет у виброконтактных датчиков. Они относятся к электрическим устройствам, которые служат для автоматического контроля линейных размеров детали путем преобразования механических колебаний измерительного щупа в электрическую величину. Колебания щупа определяются изменением размеров детали в процессе обработки. На рис. 40 приведена принципиальная схема виброконтактного датчика генераторного типа. Вибрирующий щуп 6 с измерительным наконечником 7 подвешен на плоской пружине. Щуп приводится в гармоническое колебательное движение (из физики помним, что график таких колебаний — синусоида) с помощью электромагнита 5. Питание электромагнита — промышленный ток (50 Гц). При свободном колебании щупа его амплитуда будет наибольшей. Если же подвести щуп и прижать его к обрабатываемой детали, то колебания его будут ограничены. Но по мере изменения размера детали при обработке сила прижатия щупа к обрабатываемой поверхности будет уменьшаться и размах колебаний станет возрастать. Очевидно, что изменение амплитуды колебаний щупа будет определенным образом характеризовать изменение размера детали. На верхнем конце щупа в отверстии катушки виброгенератора 3 укреплен якорь 4. Над наконечником якоря установлены два постоянных магнита 2, соединенных между собой скобой из мягкого железа. При колебании перед разноименными полюсами постоянных магнитов якорь перемагничивается и в обмотке генератора появляется ток, пропорциональный скорости изменения магнитного потока в якоре. Эта скорость при постоянной частоте колебаний определяется размахом колебаний вибрирующего щупа. Датчик подключается к показывающему устройству 1 или реле. В промышленности используется много разновидностей электрических контактных преобразователей: индуктивные преобразователи, вибропьезоэлектрические и электроемкостные датчики и др. Широкое распространение получили также пневматические измерительные системы. Это объясняется преимуществами пневматического метода, к которым можно отнести высокую точность измерения, возможность одновременного контроля нескольких параметров и размеров и совмещение операций контроля с вычислительными операциями (например, контролем суммы, разности размеров, их средних значений), возможность контроля размеров в труднодоступных местах деталей машин (отверстия очень малых размеров, глубокие отверстия и т. д.). В пневматических системах контроля линейных размеров наиболее распространены контактные методы измерения. Первичные контактные преобразователи непосредственно соприкасаются с объектом контроля. Конструкции преобразователей унифицированы. Это преобразователи с шариковой, конической и плоской заслонками.
Пневматический контактный преобразователь с шариковой заслонкой состоит из втулки 2 с резьбовым или цилиндрическим посадочным местом по наружному диаметру. Внутри втулки находится шарик 1. Отверстие втулки, выполненное в зависимости от размера шарика, заканчивается с одной стороны конусообразным сужением. Сжатый воздух, подаваемый во втулку, прижимает шарик изнутри втулки к конусной поверхности. При нажатии на выступающую из втулки наружу часть шарика образуется зазор между конусной поверхностью втулки и шариком. Изменение давления воздуха пропорционально перемещению шарика относительно втулки.
