Измерительное устройство к балансировочному станку Советский патент 1988 года по МПК G01M1/22 

1 Изобретение относится к балансировочной технике и может быть испопь |3овано в а втоматкческих станках для |балансировки коленчатых валов с. |тремя плоскостями коррекции, к числу |таких коленчатых валов относятся и |коленчатые валы с четырьмя противовесами, у которых два средних противовеса расположены близко один от другого, т,е., большенство. коленчатых |валов четырехцилиндровых рядных двиг 1гателей внутреннего сгорания„ ; Цель изобретения - повышение на- 1дежности за- счет контроля за пра- |вильностью работы генератора опорных сигналов и своевременной диагности- |ки возможных неисправностей I На фиго изображена функциональная схема измерительного устройства к балансировочному, станку; на фиг„2 |временные диаграммы работы элементов |измерительного устройства, i Через t обозначено время начала |иэмерения,. через t 2. окончание контроля состояния фотодатчикодJ t кйнед измерения. Интервал времени. соответствует задержке выход™ iHoro импульса элемента временной за:ДерЖКИо

: Балансируемый коленчатый вал 1 : рядного двигателя внутреннего сго. с тремя противовесами (два сред- ;них противовеса расположены рядом и при измерении принимаются за один), на которых через хну обозначены ос коррекции, устанавливаются на связан ные общей рамой опоры балансировочного станка (не показаны) Через ,.оси коррекции проведены две осевые плоскости коррекции

Устройство содержит два входных бло ка 2 и Sj каждый из которых выпол .нен в виде соединенных- последовательно датчика 4(5) дисбаланса, входного сумматора 6(7), второй вход которого соединен с выходом датчика 5(4) дисбаланса другого входного блока . 3(2)5 и усилителя 8(9), выход которого представляет собой выход входнЪ го блока 2(3), четыре синхронных детекторов 10 - 13, первые входы синхронных детекторов 10 и I 2, связаны с выходом входного блока 2, а первые входы синхронных детекторов 11 и 13 - с выходом блока 3

Кроме того, устройство содержит генератор 14 опорных сигналов, каждый выход которого связан, с вторыми

5092. . 2

входами попарно с.оединеиньсх синхронных детекторов 10 и 11 12 и 13, два блока 15 и 16 измерения проекций, от- несенньк к определенной осевой плоскости коррекции X и у, каждый из которых выполнен в виде регулируемого источника 17(18) напряжения, включающего соединенные послёдов.ательно

Q источник 19(20) постоянного тока, аналоговый ключ 21(22) согласующий усилитель 23(24), интегратор 25(26) и второй аналоговый ключ 27(28),,вход которого связан с .выходами интег рато5 ра 25(26) и первого аналогового .

ключа 21(22), первого и второго сумматоров 29(30) и 31(32), входы которых представляют собой соответственно первый и второй входы блока

0 15(16) измерения проекций и соединены соответственно с выходами синхронных детекторов 10(l2) и Il(l3)s пер вого индикатора 33(34) крайней плоскости.коррекции, вход которого

5 соединен с выходом первого сумматора 29(30), индикатора 35(36) проекции средней плоскости KoppeKujiHf вход которого соединен с вторыми входами сумматоров 29(30) и 31(32) и с вы.0 ходом согласующего усилителя 23(24),. второго индикатора 37(38) крайней плоскости коррекции, вход которого соединен с выходом второго- сумматора 31(32), даух компараторов 39(40) и

,. 41(42), входы которых подключены к выходам .соответствующих сумматоров 29(30) и 3(32), а выходы представляет собой соответственно первый и второй выходы блока 15(16) измере(j ния проекций, логического элемента 2ИЛИ 43(44), два входа которого соединены соответственно с выходами компараторов 39(40) и 41(42), и логического элемента 2И-НЕ 45(46), пер,j вый вход которого соединен с выходом логического элемента 2ИЛИ 43(44), ; выход -. с вторым входом первого аналогового ключа 21(22), а второй вход - с вторым входом второго аналогового ключа 27(28) представляет собой третий вход блока 15(16) измерения проекгщй, блок 47 управления,.. элемент 48 временной задержки, еход которого соединен с выходом блока 47 управления и с третьими уходами блоков 15 и 16 измерения проекций, логи ческий элемент ЗИ 49, первый вход которого соединен с выходом элемента 48 .временной задержки, а выход - с

0

5

3 -1

входом блока 47 управления, логический элемент 50, входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами Ьлока 15 измерения проекций и с первым и с вторым выходами блока 16 измерения проекций, а выход - с вторым входом логического элемента.ЗИ 49, -первый и второй формирователи 51 и 52, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходом генератора 14 опорных сигналов, RS-триггер 53, R-вход которого соединен с выходом первого формирователя 51, а S-вход - с выходом второго формирователя 52, счетчик 54, R-вход которого соединен с выходом блока 47 управления, С-вход - с выходом триггера 53, а выход - с третьим входом логического элемента ЗЙ 49, и Светодиор 55, подключенный к выходу счетчика 54 о

Генератор 14 опорных сигналов выполнен в виде четырех датчиков 56 - 59 импульсов, места установки которых на раме обозначены чере а, Ъ, с, d соответственно, четырех формирователей 60--63 импульсов, входы которых соединены соответственно с выходами датчиков 56 - 59 импульсов, и двух триггеров 64 и 65, выходы которых представляют собой выходы генератора 14 опорных сигналов, S-вход триггера 64 соединен с выходом формирователя 60, а R-вход - с выходом формирова- теля 62, S-вход триггера 65 соединен с BfcJxoAOM формирователя 61, а R-вход с выходом формирователя 63 о

Устройство работает следующим образом.

Колебания опор станка, пропорциональные дисбалансу коленчатого вала 1 в плоскости опоры, воспринимаются и преобразовьшаются в электрический сигнал датчиком 4(5) дисбаланса, связанным с опорой балансировочного станка С помощью сумматоров 6 и 7 производится разделение плоскостей коррекции, совпадающих с крайними . противовесами Выходной сигнал входного сумматора 6(7) усиливается и фильтруется от помех усилителем 8(9) и раскладьшается на проекции в косоугольной системе координат с помощью синхронных детекторов 10(11) и 12(13) на -управляющие входы которых приходят сдвинутые одно относительно другого выходные напряжения генератора 14 опорных.сигналов

92

Известно, что для одной пары синхронных детекторов, раскладывающих сигналы на проекции по двум осям, сдвиг между опорными напряжениями равен 180 - d , где oL- угол между

О

осями коррекции о Если угол cL -i 90 , датчики 56 и 57 (58 и 59) импульсов в плоскости одной шатунной шейки устанавливаются под углом с , а если угол oL 90°, датчики 56 и 57 (58 и 59) импульсов в плоскости вращения одной шатунной шейки устанавливают- ся под углом 180 -Ы для уменьшения зоны, занимаемой датчиками под установку о В этом случае опорный сигнал снимается с инверсного выхода соответствующего триггера 64 или 65, чем компенсируется сдвиг одного опорного сигнала при установке датчика Угол установки датчиков импульсов в одной паре и в другой одинаковый„Каждый из датчиков 56-59 импульсов представляет собой светоизлучатель

(светодиод), светоприемник (фотодиод) и предварительный усилитель,

В момент прохождения шейки коленчатого вала над датчиком 56-59 на выходе последнего появляется импульс

(фиг„2) Предположим, что на станке измеряется дисбаланс коленчатого вала рядного двигателя внутреннего сгорания (например, коленчатый вал легкового автомобиля) Шатурные шейки

(парвая и вторая) у таких коленчатых

л

вглов сдвинуты на 180 . Для получения одного опорного сигнала используются два датчика импульсов, которые расположены под разными шатунными шейками

к в одной плоскости, проходящей через ось вращения коленчатого вала и точки а и с Датчики 56-59 устанавливают- ся на раму, связьшающую опоры балансировочного станка, которая при вращении вала колеблется на опорах вместе с ним, чем достигается постоянное положение датчиков 56-59 относительно оси вращения балансируемого -коленчатого вала и, как следствие, стабильность формируемых опорных сигналов . .

Выходные напряжения синхронных детекторов 10-13, пропорциональные проекциям дисбаланса в крайних плоскостях коррекции, измеряются и запоминаются индикаторами 33 и 37 проекций ля осевой плоскости х и о индикатораи 34 и. 38 проекции для осевой плосости у. Каждый из индикаторов 33-38

проекций представляет собой аналоговые запоминающие устройства со стре- точным прибором при выходе. Если в hpouecce измерения проектдий дисбаланса в крайних плоскостях коррекции ко |1енчатого вала, совпадающих с ппос остями крайних противовесов, получа ioTCH только положительные знаки про- Ькций (направление обозначено знаком i + на осевых плоскостях коррекции), |г„е. дисбаланс может быть скорректи™ ован в крайних противовесах, задача алансировки в этом случае сводится . балансировке коленчатого вала с- |цвумя плоскостями коррекции, и кор Ьекция дисбаланса такого коленчатого вала производится по результатам из™ Мерения, запоминаемых индикаторами |33, 37, 34 и 38 проекции. 1 Отрицательные проекции, совпадаю- Ьие с направлением среднего гфотиво- веса коленчатого вала, требуют пере- Ьчета сигналов j пропорциональных про |екциям дисбаланса в крайних плоскос |тях коррекции, так как корректиро- отрицательную проекцию дисбаланса в крайней плоскости невозможно из-за отсутствия материала. В случае |получения на одном из индикаторов проекций, относящихся к общей осевой |плоскости коррекции, например Xj от ;рнцательного значения проекции дисба ланса, что соответствует например, отрицательной полярности напряжения на выходе синхронного детектора 10 и ill срабатывает один из компараторов 39 или 4, порог срабатывания которых равен отрицательному напряжению, определяемому остаточным дисбалансом балансируемого коленчатого вала и настраивается при наладке станка,При срабатывании одного из компараторов 39 или 41 на одном из входом логичес кого элемента 2ИЛИ 43 появляется высокий уровень напряжения, который с его выхода 43 поступает на первый вход логического элемента 2И-НЕ 45 На второй вход этого элемента поступает высокий уровень с выхода блока 47 управления, который формирует команду на начало измерения. По комай- де с выхода блока 47 управления зак- .рывается аналоговый ключ 27, который шунтирует выход интегратора 25„ Одновременно при наличии двух высокюс уровней на входе логического элемента 2И-НЕ 45 на его выходе появляет- ся низкий уровень напряжения, кото

5

0

5

0

5

0

)

0

3

рый поступает на управляющий вход первого аналогового ключа 21, открывает его источник 19 постоянного то-- ка оказьшается подключенным к интегратору 25, напряжение на входе согласующего усилителя 23 возрастает от нуля (j-штегратор до этого был зашун- тирован) по линейному закону.

На вторые входы сумматоров 29 и 31 поступает положительное напряжение, зна чение которого нарастает во времени В результате появления положительного по знаку напряжения на вторых входах сумматоров 29 и 31 показания индикаторов 33 и 37 проекций шачинают изменяться Отрицательная проекция уменьшается по абсолютной величине5 а положительная возрастает (рассматривая , когда по результатам измерения в крайних плоскостях коррекции в осевой плоскости X получаются разнополярные проекции) Одновременно появляются показания на индикаторе 35 проекций средней плоскости коррекции о .- В тот момент когда уровень сигнала отрицательной проекции становится меньше по абсолютной величине порога срабатьюания компаратора j на выходе последнего появляется низкий уровень напряжения (ло-. гический 0)j а на выходе логичес кого элемента 2И-НЕ 45 - высокий уро- вень (логическая 1), который закрывает аналоговый ключ 21 Источник 19 постоянного тока оказывается отключенным от интегратора 25, и нарастание напряжения положительной полярности на вторых входах сумматоров 29 и 31.прекращается В этот момент вре- мени индикатор, который ранее пока зьгеал положительную проекцию, пока- жет сумму абсолютных значений положительной и отрицательной проек1щЙ5 а индикатор 35 средней плоскости коррекции - удвоенное значение отрицательной проекции, что соответствует пересчету дисбаланса в крайних плос-, костях KoppeKLijJH на дисбаланс крайняя - средняя плоскости коррекции При отсутствии отрицательных значений на индикаторах 33, 34, 37 и 38 на выходе логического элемента 4ИЛИ-НЕ 50 появляется высокий уровень, который поступает на вход ло- гического элемента ЗИ 49«

В процессе измерения дисбаланса при правильной работе генератора 14 опорных сигналов на выходах форми

714

ователей 51 и 52 импульсов, предсавляющих собой дифференцирующие- C-цепочки, формируются импульсы (фиг.2),поступающие на входы триггера 53 RS-типа, вьтходной сигнал которого, пропорциональный частоте вращения коленчатого вала 1, поступает на счетный вход счетчика 54, представяющего собой счетчик по модулю п любой реализации, инверсный выход которого соединен с входом разрешения записи . Коэффициент п деления счетчиа выбирается из соотношения п Т f , где - время задержки элемента 48, а f - частота вращения коленчатого, вала 1, В данном случае принимается п 8,

Таким образом, через восемь оборотов коленчатого вала 1 на выходе счетчика 54 включится высокий уровень напряжения,.который поступит на третий вход логического элемента ЗИ и 49 и зажигает еветодиод 55„ По исте- чении выдержки времени, определяемой элементом 48 временной задержки и необходимой для измерения параметров исбаланса, на второй вход логического элемента ЗИ 49 поступает также высокий уровень, и с его выхода на вход блока 47 управления поступает команда об окончании измерения параметров дисбаланса коленчатого вала. Одновременно снимается команда с выхода блока 47 управления, аналоговые ключи 27 и 28 открьшаются, разряжая интеграторы 25(26), а входы всех индикаторов 33 - 38 проекций отключаются (эти связи на схеме не показаны), сохраняя показания до следующего цикла балансировки. Если- один из датчиков 56 - 59 неисправен, к окончанию времени измерения на выходе счетчика 54 не появится высокий уровень напряжения, и не поступит команда об окончании измерения Оператор станка получит информацию о причинах неисправности с помощью светодиода 55„

Таким образом, повышается надежность работы измерительного устройства путем диагностирования работы одного из основных узлов измеритель

92 . 8

ной схемы и облегчается поиск неисправностей в процессе эксплуатации.

Формула изо-бре тения Измерительное устройство к балансировочному -станку, содержащее два входных блока, четыре синхронных детектора, первые входы первого и третьего из которых соединены между собой и с выходом первого в-ходного блока, а первые входы второго и.четвертого синхронных детекторов - между собой и с выходом второго входно- . го блока, генератор опорных сигналов, - первый выход которого соединен с вторыми входами первого и второго синхронных детекторов, а второй - с вторыми входами третьего и четвертого синхронных детекторов, два блока измерения проекций, первые входы которых соед инены соответственно с выходами первого и третьего синхронных детекторов, а вторые - соответственно с выходами второго и четвертого синхронных детекторов, логический элемент 4ИЛИ-НЕ, входы которого динены соответственно с первым и вторым выходами первого блока измерения проекций и с первым и вторым выходами второго блока измерения проекций, элемент временной задержки и блок управления, выход которого соединен с третьими входами обоих- блоков измерения проекций и входом элемента временной задержки, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено двумя формиррвателями, входы которых соединены с соответствующими вы- ходами генератора опорных сигналов, RS-триггером, R-вход KOTOjporo соединен с вькодом первого, а S-вход - с выходом второго формирователя, счетчиком, R-вход которого соединен с- выходом блока управления, а С-вход - с выходом RS-триггера, логическим элементом ЗИ, входы которого соединены соответственно с выходами элемента временной задержки, логического элемента 4ИЛИ-НЕ и счетчика, а вы- i ход - с входом блока управления, и светодиодом, подключенным к выходу счетчика.

Й

DiJTTUiJ iJiJiJijn

LRJir

Изобретение относится к балансировочной технике о Цель изобретения - повышение надежности за счет контроля рабоа ы генератор.а 14 опорных сигналов о Сигналы с датчиков 56-59 импульсов через формирователи 60-63 импульсов и триггеры 64 и 65 приходят на входы формирователей 51 и 52, связанных со счетчиком 54 через RS-триггер. При неисправности одного из датчиков 56-59 импульсов к окончанию времени измерения на выходе счетчика 54 не появляется высокий уровень напряжения и на вход блока 47 управления не поступает команда об окончании измерения. О наличии неисправности сигнализирует светодиод, подключенный к выходу счетчика 54. 2 .isi о (Л J У1 со г/г.

65

u

T f °TI f™

LГlЛJTШ1J1JlJlJTГlЛ П

Ll

51

rimn

ii

{ «EMBi Bai piTBinwiuj i iiijna,mi iriiiiiaMmjua BTIIIK пиния Г «НГП1 ИП111И lOu-awannw rprmni mrnin «imnn «инцдцп fiii иш.д лкпп

«ПГТТТТТ1 ГГТТТТ

5J

ГТППЛЛЛЛТ

47

4а

41

«.

bzifiz:

Ф«-а.2

-.

-as

-3iB.

3