Устройство контроля эксцентриситета при обработке глубоких отверстий Советский патент 1983 года по МПК B23Q15/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при контроле автоматизации процесса растачивания центрального отверстия длинномерных цилиндрических изделий.

Известны устройства контроля эксцентриситета при обработке глубоких отверстий, содержащие датчик положения, закрепленный в инструментальной головке с направляющими планками, датчик синхроимпульсов вращения изделия и анализатор сигналов I.

Недостаток таких устройств - низкая область функциональных возможностей;

Целью изобретения является расщирение функциональных возможностей устройства путем определения величины и направления эксцентриситета.

Эта цель достигается тем, что в устройстве контроля положения инструментальной головки, содержащем датчик положения, закрепленный в головке с направляющими планками, анализатор сигналов и датчик синхроимпульсов вращения изделия, анализатор выполнен в виде триггера, выход которого подключен к фильтру низщих частот, один вход соединен с датчиком синхроимпульсов вращения изделия, а другой вход через дифференцирующую цепь подключен к выходу нуль-органа, который совместно с амплитудным детектором присоединен к датчику положения, причем ось чувствительности датчика синхроимпульсов расположена перпендикулярно плоскости измерения датчика положения.

Причем фильтр низщих частот выполнен в виде интегратора с запоминающей обратной связью.

На фиг. 1 -приведена схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы выходных сигналов элементов схемы при двух значениях угл,а вектора эксцентриситета; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит датчик 1 положения, закрепленный в инструментальной головке 2, которая базируется в контролируемом отверстии при помощи направляющих планок 3. Плоскость измерения датчика 1 положения расположена вертикально. В качестве такого датчика может применяться сейсмический виброприемник или оптикоэлектронный преобразователь. В горизонтальной плоскости, проходящей через ось станка, установлен неподвижно датчик 4 синхроимпульсов вращения изделия (СВИ), например геркон, взаимодействующий с магнитной меткой 5, закрепленной на планшайбе станка и совмещенной с нулевым делением шкалы 6. Шкала 6 нанесена по периметру планшайбы и предназначена для разметки угла а направления эксцентриситета на изделии при контроле непрямолинейности оси отверстия и управлении процессом обработки. Датчик 4 СВИ соединен с S-BXOдом RS-триггера 7, выход которого подключен к фильтру 8 низших частот (НЧ), служащему для выделения постоянной составляющей импульсного сигнала. Так как частота этого сигнал-а (1-2 Гй), соответствующая скорости вращения изделия 5 (60-180 об/мин), мала, то для повыщения быстродействия фильтра 8 НЧ выполнен в виде интегратора с запоминающей обратной связью. Вход управления выборкой фильтра 8 НЧ соединен с датчиком 4 СВИ.

0 Другой R-вход триггера 7 подключен через дифференцирующую цепь 9 к выходу нуль-органа 10, регистрирующего момент перехода через нуль синусоидального сигнала эксцентриситета. Входы нуль-органа 10 и амплитудного детектора 11 присоединены

5 к датчику 1 положения.

Устройство работает следующим образом.

При смещении оси отверстия с осью вращения изделия инструментальная головка 2, сопряженная с поверхностью отверстия при помощи направляющих планок 3, начинает соверщать колебания с амплитудой, равной эксцентриситету е отверствия, и частотой W 2)сТ, соответствующей угловой скорости вращения изделия. Вертикальная ,состав5 ляющаяе ;(1)этих колебаний преобразуется датчиком 1 положения в синусоидальный сигналит эксцентриситета (фиг. 2). Из этого сигнала амплитудным детектором 11 выделяется амплитудное значение, соответствующее модулю iel вектора эксцентриситета. Для отсчета результатов измерения модуля напряжение на выходе амплитудного детектора 11 может изменятся вольтметром постоянного тока.

Нуль-орган 10 преобразует синусоидальный сигнал датчика в прямоугольные им5 пульсыUw,положительный передний фронт которых выделяется дифференцирующей цепью 9 в виде остроконечных коротких импульсов Us , подаваемых на R-вход триггера 7. Моменту появления этих импульсов соответствует мгновенное положение вектора эксцентриситета в горизонтальной плоскости, при котором U«(t| ey{t) О. . На S-вход триггера 7 поступают короткие импульсы с датчика 4 СВИ, моменту появления которых соответствует прохождение магнитной метки 5 через горизонтально расположенную ось чувствительности датчика 4 СВИ. Относительный сдвиг во времени входных импульсов триггера 7 определяется угловым положением вектора эксцентриситета во вращающейся с изделием системе координат ХО У , ось ОХ которой проходит в плоскости магнитной метки 5.

Пр}{ поступлении импульсов с датчика 4 СВИ триггер 7 переводится в единичное 5 состояние, а импульсами с дифференцирущей цепи 9 - в исходное нулевое состояние. В результате этого на выходе триггера 7 появляются прямоугольные импульсы и.

длительность йГ которых соответствует угловому положению вектора эксцентриситета относительно плоскости магнитной метки 5: tr аА« а.Т/2«.

Импульсный сигнал Uy с выхода триггера.7 под,ается на быстродействующий фильтр 8,НЧ, в котором производится его интегрирование, выборка по команде от датчика 4 СВИ результатов интегрирования и их запоминание. По цепи обратной связи через каждый период Т входного сигнала результаты выборки обновляются. Выходное сглаженное напряжение Ug фильтра 8 НЧ пропорционально относительной длительности /Т импульсов входного сигнала Ug , то есть соответствует углу о. Направления вектора эксцентриситета: Ut КТ/Т K«-/2 3i.

Результаты измерения угла л можно отсчитать по шкале милливольтметра постоянного тока, подключенного к вьиоду фильтра 8 НЧ. При разметке угла ot направления

эксцентриситета перенос результатов измерения О- непосредственно на изделие производится с помощью шкалы 6, в которой началом отсчета является положение магнитной метки 5.

Так как измерение угла «.основано на фиксации нулевых значений сигнала эксцентриситета в моменты, когда вектор эксцентриситета расположен перпендикулярно плоскости измерения датчика 1 положения, то для исключения постоянной методической погрешности ось чувствительности датчика 4 СВИ должна располагаться также перпендикулярно плоскости измерения датчика 1 положения.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого устройства, например, для контроля отверстий роторов турбин, составит не мене 80 тыс.руб. при годовой программе выпуска 25 роторов.

1.УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ПРИ ОБРАБОТКЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ, содержащее датчик положения, закрепленный в инструментальной головке с направляющими планками, датчик синхроимпульсов вращения изделия и анализатор сигналов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем определения величины и направления эксцентриситета, анализатор выполнен в виде триггера, выход которого подключен к фильтру низших частот, один вход соединен- с датчиком синхроимпульсов вращения изделия, а другой вход через дифференцируюшую цепь подключен к выходу нуль-органа, который совместно с амплитудным детектором присоединен к датчику положения, причем ось чувствительности датчика синхроимпульсов расположена перпендикулярно плоскости измерения датчика положения. . 2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что фильтр низших частОт выполнен в виде интегратора с запоминаюш.ей обратной связью.