Устройство для измерения дисбаланса Советский патент 1985 года по МПК G01M1/22 

Устройство для измерения дисбаланса нредназначено для использования в балансировочной технике, в частности в станках для балансировки роторов при разной номенклатуре изделий и в широком диапазоне скоростей вращения. Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение точности определения дисбаланса за счет построения устройства па базе дискретных элементов, что позволяет исключить характерные для устройств, содержаш,их аналоговые элементы, ошибки, возникающие при произвольной или нестабильной скорости врапхения балансируемого изделия. На фиг. 1 представлена блок-схема н)едлагаемого устройства; на фиг. 2 -, схема преобразователя; на фиг. 3 - блок-схема измерительных каналов. Устройство для измерения дисбаланса содержит станину 1, вертикальный вал 2, связанный со станиной 1 посрСлЧСТвом под1НИПНИКОВ 3, суппорт 4, соединенный с валом 2 и предназначенный для размеп1ения на нем балансируе.мого изде.ч.ия, преобразователи 5 и 6, связанные соответственно с валом 2 и валом балансируемого изде.шя, электронно-вычислительную схему, состояН1ую из двух измерительных каналов А и Б, на входы которой подаются сишалы с преобразователей 5 и 6, и индикатор 7, вход которого связан с выходами электронно-вычислительной схемы. Преобразователь 6 (фиг. 2) имеет диск 8 с круговым растром из чередуюпхихся прозрачных и не 1розрачпых радиальных П1трихов 9 и одним дополнительным одиночным прозрачным птрихом 10. С одной с тороны диска 8 размещены светодиоды 11, а по другую - фотОлХиоды 12-14. Светодиоды 11 питаются от источника постоянного тока (на чертеже не показан). Фотодиоды 12 и 13 размещены против кольцевой зоны со штрихами 9 таким образом, что сдвиг между ними по окружности составляет 1/4 часть inara растра Т. Фотодиод 14 размещен против кольцевой зоны с одним прозрачным штрихом 10. Преобразователь 5 выполнен аналогично, но не имеет на диске 8 растра дополнительного, одиночного штриха и третьей пары светодиод - фотодиод, предназначенной для взаимодействия с этим штрихом. Электронно-вычислительная схема содержит два канала: А - для обработки сигналов от преобразователя 5 и отображения па цифровом индикаторе 7 информации о величине дисбаланса и Б - для обработки сигналов от преобразователя 6 и отображения на цифровом индикаторе 7 инфор.мации 0 месте дисбаланса. Каждый канал содержит последовательно соединенные определитель 15 фазы, счетчик 16 импульсов и регистр 17 памяти. Первый вход определителя 15 фазы соединен с фотодиодом 13, второй вход - с фотодиодом 12 и вторым входом счетчика 16, вход обнуления которого в канале А связан с выходом определителя 15 фазы канала А, вход обнуления счетчика 16 в канале Б связан с фотодиодом 14, второй выход определителя 15 фазы капала А соединен с вторыми входами pei-истров 17 памяти в обоих каналах. Устройство работает следующим образом. Балансируемое изделие помещают на суппорте 4 в таком положении, что одна из плоскостей балансировки совмещена с осью О о лежащей в первой плоскости коррекпии. Затем балансируемое изделие приводят во вращение. При этом от фотодиодов 12 и 13 нреобразователя 6 имеются две пос.чедовательности импульсов, сдвинутых по фазе на угол ±90° в зависимости от направления вращения, и один импульс за время одного оборота от фотодиода 14. В канале Б в зависимости от знака фазового сдвига между импульсами, определяемого в определителе 15 фазы, счетчик 16 импульсов производит суммирование или вычитание счетных импульсов, поступающих от фотодиода 12. Таким образом, независимо от паправлепия и скорости вращения определяется для любого момента времени угловое положение балансируемого изделия на оси врап1.епия. Установка счетчика 16 импульсов иа нуль производится по одиночному импульсу от фотодиода 14, чем обеспечивается пачало отсчета. При наличии дисбаланса суппорт 4 совершает колебательные движения вокруг оси о о , амплитуда которых пропорциональна величине дисбаланса. При этом от преобразователя 5 суппорта 4 имеются две последовательно.сти импульсов от фотодиолтов 12 и 13, сдвинутых по фазе на угол ±90° в зависимости от направления поворота суппорта 4. В канале А определитель 15 фазы между импульсами от фотодиодов 12 и 13 обнуляет счетчик 16 канала А импульсов от фотодиода 12 в момент времени, когда изменяется знак фазового сдвига между импульсами от фотодиодов 12 и 13 преобразователя 5. Это происходит при изменении направления движения суппорта 4 на обратное в одном из крайних его положений. В другом крайнем положении суппорта 4 происходит из.мепение знака фазового сдвига на обратное, и по этому сигналу разрешается запись информации в регистры 17 памяти обоих каналов.- При это.м в канале А содержимое счетчика 16, пропорциональное числу импульсов от фотодиода 12 преобразователя 5, т.е. амплитуде колебаний cvnпорта 4, записывается в регистр 17 памяти канала А и высвечивается на индикаторе 7 в виде данных о величине дисбаланса. В канале Б содержимое счетчика 16 на момент времени, когда суппорт 4 занимает крайнее положение, записывается в регистр 17 памяти канала Б и высвечивается на индикаторе 7 в виде данных об угловом положении места дисбаланса. Таким образом, осуществляется определение величины и местоположения дисбаланса д.пя плоскости балансировки. Для определения величины и местоположения дисбаланса в плоскости О О балансировки изменяют положение балансируемого изделия на суппорте 4 таким образом, чтобы плоскость была расположена на оси подшипников 3 суппорта 4. Все остальное осуществляется аналогично как для плоскости балансировки. Преобразователи совместно с электронновычислительной схемой обеспечивают отсчет положения суппорта и балансируемого изделия в любой момент времени при любой скорости вплоть до полной остановки. Поэтому для навешивания балансировочных грузиков (удаления излишней массы) установку ротора в нужное положение можно производить, нользуясь цифровым индикатором места дисбаланса, что позволяет обходиться без угломерного лимба. Предлагаемое устройство обеспечивает балансировку роторов в корпусах изделий при произвольной скорости , на выбеге, а также роторов изделий при вращении балансируемых узлов от встроенных в изделие двигателей при номинальной скорости вращения. Одновременно повышается точность и снижается трудоемкость определения величины и места дисбаланса.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИСБАЛАНСА, содержащее станину, суппорт для закрепления балансируемого изделия, преобразователи, два измерительных канала и соединенный с ними индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения точности, суппорт соединен со станиной посредством вала, перпендикулярного оси преобразователя, предназначенного для соединения с балансируемым изделием, каждый преобразователь выполнен в виде двух пар свето- и фотодиодов, круговых растров, установленных между Свето- и фотодиодами, один из растров соединен с валом, а другой предназначен для соединения с валом балансируемого изделия, на каждом растре по окружности нанесены чередуюшиеся прозрачные и непрозрачные радиальные штрихи, на растре, соединенном с валом балансируемого изделия, на окружности меньшего радиуса нанесен дополнительный одиночный прозрачный радиальный штрих, пары свето- и фотодиодов смеш,ены один относительно другого вдоль окружности на 1/4 шага растра, устройство снабжено третьей парой свето- и фотодиодов, предназначенной для взаимодействия с дополнительным одиночным штрихом, а каждый измерительный канал выполнен в виде последовательно соединенных определителя фазы, счетчика импульсов и регистра памяти, первый вход определителя фазы соединен § с первой парой свето- и фотодиодов, второй вход - с второй парой свето- и фотодиодов (Л и с вторым входом счетчика импульсов, вход обнуления которого в одном из каналов соединен с третьей парой свето- и фотодиодов, а в другом - с выходом определителя фазы этого канала, второй выход этого определителя фазы соединен с вторыми входами регистров памяти. ;о 05 о 00

// // //

щ

iZ

fZ 13

n

/5

/

/7

LU

фиг.З

12 13 /«

An

/