Измерительное устройство к балансировочному станку Советский патент 1989 года по МПК G01M1/22 

4

со о ел

00

31

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в балансировочных станках, станках-автоматах и автоматических линиях при балансировке в полярной системе координат, когда дисбаланс ротора не может быть скомпенсирован внесением дисбаланса по одной оси коррекции, и возникает необходимость использования дополнительных осей коррекции на балансируемом роторе.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение производительности устройства за счет одновременного измерения параметров дисбаланса и формирования опорных сигналов для позиционирования по центральной и дополнительным осям и возможности изменения угла между осями в любое время, что сокращает время наладки и, следовательно, длительность цикла измерения.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема фильтрации; на фиг. 3 - временные диаграммы поясняющие работу устройства; на фиг. 4 - векторная диаграмма.

Устройство содержит схему 1 изме- рения параметров дисбаланса, коммутатор 2, первый вход которого соединен с первым выходом, а выход - с входом схемы 1 измерения параметров дисбаланса, последовательно соединенные укорачивающую цепочку 3, вход которой соединен с первым входом коммутатора 2, умножитель 4 частоты, блок 5 регулируемой задержки, логический элемент 2И 6, и соединенный S-входом RS-триггер 7, двухразрядный счетчик 8, S-вход которого соединен с входом, а С-вход - с выходом умножителя 4 частоты, реверсивный счетчик 9, R-вход которого соединен с инверсным выходом RS-триггера 7, С- вход - с вторым выходом схемы 1 измерения параметров дисбаланса, вход - с первым выходом двухразрядного счетчика 8 и вторым входом логического элемента 2И 6, а выход - с R-входом RS-триггера 7, и первый 10 и второй 11 D-триггеры, С-входы которых соединены соответственно с прямы и инверсными выходами RS-триггера 7,

D-ВХОДЫ - с вторым выходом двухраз рядного счетчика 8, а выходы - соответственно с вторым и третьим входами коммутатора 2.

|Q

1520 25 ,

ЗО дл, м

35

50

55

184

Схема 1 измерения параметров дисбаланса выполнена в виде вибродатчика 12, датчика 13 фазы, генератора 14 несущей частоты, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторьм входами датчика 13 фазы, а третий выход представляет собой второй выход схемы 1 измерения параметров дисбаланса, схемы 15 фильтрации, четыре входа которой соединены соответственно с выходами вибродатчика 12, датчика 13 фазы и первым и вторым выходами генератора 14 несущей частоты, соединенных с выходом схемы 15 фильтрации регистратора 16 значения дисбаланса и формирователя 17, выход которого представляет собой первый вы- ход схемы 1 измерения параметров дисбаланса и регистратора 18 фазы, первый вход которого соединен с выходом датчика 13 фазы, а второй вход представляет собой вход схемы 1 измерения параметров дисбаланса.

Схема 15 фильтрации может быть выполнена, например, в виде первого

19и второго 20 фазовых детекторов, первого 21 и второго 22 блоков памяти, связанных соответственно с выходами первого 19 и второго 20 фазовых детекторов, первого 23 и второго 24 амплитудных модуляторов, информационные входы которых соединены соответственно с выходами блоков 21 и 22 памяти, последовательно соединенных сумматора 25, два входа которого соединены с вых одами амплитудных модулятора 23 и 24 и фильтра 26 нижних частот и третьего 27 и четвертого 28 фазовых детекторов, выходы которых соединены с управляющими входами соответственнб первого 19 и второго 20 фазовых детекторов, первый вход схемы 15 фильтрации представляют собой объединенные вместе информационные входы первого 19 и второго

20фазовых детекторов,второй вход- объединенные вместе информационные входы третьего 27 и четвертого 28 фазовых детекторов, третий и четвертый входы - управляющие входы третьего 27

и четвертого 28 фазовых детекторов, объединенные с управляющими входами соответственно первого 23 и второго 24 амплитудных модуляторов, а выход - выход фильтра 26 нижних частот.

Коммутатор 2 может быть выполнен, например, в виде злектромеханического или

теля,

электронного переключаУмножитель А частоты может быть выполнен, например, в виде схемы фазовой автоподстройки частоты с делителем частоты Б цепи обратной связи, с включенной на выходе укорачивающей цепочкой.

Входящие в состав схемы фазовой автоподстройки частоты фазовый детектор и генератор, управляемый напряжением, могут быть реализованы на микросхеме КР1561 ГГ1.

Блок 5 регулируемой задержки может быть вьтолнен, например, в виде последовательно соединенных одно вибратора и укорачивающей цепочки.

RS-триггер 7 с динамическим R- входом может быть реализован на баз D-триггера (например, 1/2 корпуса микросхемы КР561ТМ2), S-вход которого является S-входом RS-триггера, С-вход является R-входом RS-триггера, а на D-вход подан уровень логического О.

Реверсивный счетчик 9 может быть выполнен на микросхеме типа КР561ИЕ выход которой является выходом реверсивного счетчика.

Числа, стоящие у начала каждой из осей ординат временных диаграмм (фиг. 3), указывают позиционное обоначение соответствующих элементов структурных схем на фиг. 1 и фиг.2, а цифры в скобках, стоящие рядом с числами, указьюающими позиционные обозначения элементов, обозначают порядковый номер выхода.

На временной диаграмме (фиг.З), обозначенной цифрой 9 по оси ординат отсчитывается условно объем заполнения счетчика 9, по оси ординат остальных временных диаграмм отсчитывается напряжение.

На векторной диаграмме (фиг. 4) показан пример компенсации дисбаланса балансируемого ротора путем устранения материала сверлением по центральной оси, противоположной вектору измеренного дисбаланса(D, и двум дополнительным осям коррекции. Дисбалансы, вносимые каждым из отверстий, обозначены соответственно D,, D и DJ. Символами + н - d обозначены углы между дополнительны 1И и центральной осями коррекции на балансируемом роторе.

4,

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

186

Устройство pa6o i aei с;1едующнм образом.

Определение значения дисбаланса и отыскание мест его коррекции на ( балансируемом роторе осуществляет схема 1 измерения параметров дисбаланса. Измерение параметров дисбаланса производится при вращении балансируемого ротора с частотой Л. Выделяющийся при этом на выходе вибродатчика 12 электрический сигнал, несущий информацию о значении и угле дисбаланса, очищается от помех схемой 15 фильтрации. Работа схемы 15 фильтраций основана на перемножении фильтруемого сигнала на опорные ортогональные сигналы частоты Я , образующие прямоугольную систему координат XY. Для формирования опорных сигналов на второй вход схемы 15 фильтрации поступает выходной сигнал датчика 13 фазы, частота которого равна ы+ Л (или и; - Я ) . В качестве датчика 13 фазы используется вращаюи-ийся трансформатор (или сельсин) , включенный в режим фазовращателя . Для обеспечения режима фазовращателя .вращающийся .рансформатор питается ортогональными сигналами (для сельсина - трехфазными) несущей частоты. Ортогональные сигналы несущей частоты поступают на третий и четвертый вход схемы 15 фильтрации. Фазовые детекторы 27 и 28 осуществляют перемножение выходног о сигнала датчика 13 фазы на ортогональные сигналы несущей частоты cj , в результате чего на их выходах выделяются ортогональные сигналы частоты SI. Постоянные напряжения Ux и U, пропорциональные проекциям вектора дисбаланса в прямоугольной системе координат XY, с выходов фазовых детекторов 19 и 20 через блоки 21 и 22 памяти поступают на выходы амплитудных модуляторов 23 и 24. На выходах амплитудных модуляторов 23 и 24 формируются сигн алы несущей частоты б) , амплитуды основных гармоник которых, пропорциональны соответственно напряжениям и к и . Векторная сумма этих сигналов с выхода сумматора 25 поступает через фильтр 26 нижних частот на выход схемы 15 фильтрации. Выделяющийся на выходе схемы 15 фильтрации гармонический сигнал представляет собой отфильтрованный от помех и перенесенный на несущую частоту oJ

сигнал дисбаланса. Амплитуда и фаза этого сигнала несут информацию о значении и угле дисбаланса балансируемого ротора.

Длительность цикла измерения определяется временем установления переходных процессов в фильтрах нижних частот, входящих в. состав фазовых детекторов 19 и 20. После окончания цикла измерения блоки 21 и22 переключаются в режим хранения (по цепям,не указанным на фиг. 2), а вращение балансируемого ротора прекращается .

Регистратор 16 значения дисбаланса осуществляет индикацию значения дисбаланса или (и) преобразование значения дисбаланса в дискретную форму при автоматизации процесса балансировки.

Формирователь 17 преобразует синусоидальный выходной сигнал схемы 15 фильтрации в прямоугольные импуль сы, которые при соответствующем состоянии коммутатора 2 (когда первы его вход соединен с выходом) используются в качестве опорного сигнала регистратором 18 фазы при отыскании на балансируемом роторе центральной оси коррекции. При этом на второй вход регистратора 18 фазы поступает сигнал с датчика 13 фазы, фаза которого несет информацию о текущем угловом положении балансируемого ротора

Опорные сигналы, соответствующие дополнительным осям коррекции, подаются на второй и третий входы коммутатора 2 ,

Рассмотрим более подробна процесс формирования опорных сигналов, соответствующих дополнительным осям коррекции на балансируемом роторе.

Укорачивающая цепочка 3, на вход которой поступает выходной сигнал формирователя 17, выделяет короткие импульсы, фаза которых несет информацию об угловом положении вектора дисбаланса. Умн(житель 4 частоты вырабатывает короткие импульсы, делящие период выходного сигнала на четыре равных интервала (на фиг. 3 интервалы пронумерованы цифрами I, II, III и IV). Соединенный с выходом умножителя А частоты блок 5 регулируемой задержки осуществляет временную задержку импульсов на интервал, соответствующий заданному уг

o

5

0

0

5

5

0

5

0

5

лу о (угол с может устанавливаться в диапа-зоне 0-90°).

Выходные импульсы умножителя 4 частоты поступают также на С-вход

(счетный вход) двухрядного счетчика

8.Установка в единичное состояние счетчика В осуществляется по S-входу выходными импульсами укорачивающей цепочки 3. Импульсы, выделяющиеся на первом выходе двухразрядного счетчика 8, управляют режимом работы реверсивного счетчика 9, устанавливая последний в режим суммирования в каждом I и III циклах (интервалы I и

IIIна фиг. 3), и в режим вычитания в II и III циклах (интервалы II и

IVна фиг. 3). Эти же импульсы поступают на вход логического элемента

2И 6, разрешая прохождение на S-вход (вход установки единицы) RS-триггера 7, задержанных импульсов только в I и III циклах. В результате (с задержкой на интервал времени, соответствующий углу о/ ) RS-триггер 7 устанавливается в единичное состояние, при котором разрешается работа реверсивного счетчика 9. Возвращается RS-триггер 7 в исходное (нулевое) состояние при воздействии на его R- вход положительных перепадов выходного сигнала реверсивного счетчика

9,которые возникают при нулевом состоянии всех его разрядов. Работа счетчика 9 в режиме вычитания (II и IV циклы) продолжается столько же, сколько в режиме суммирования (I и III циклы), поэтому RS-триггер 7 формирует импульсы, положительные перепады которых на прямом и инверсном выходах расположены во времени симметрично относительно начала каждого I и III циклов с задержкой и соответственно опережением на угол d.

Выходные импульсы RS-триггера 7 используются для синхронизации первого и второго D-триггеров 10 и 11. На D-входы D-триггеров 10 и 11 поступают импульсы со второго выхода двухразрядного счетчика 8, представляющие собой меандр несущей частоты, фаза положительных перепадов которых совпадает с фазой выходных импульсов формирователя 17 (временная диаграмма В (2) на фиг. 3). В результате на выходах D-триггеров 10 и 11 формируются импульсы типа меандр несущей частоты, фаза положительных перепадов которых сдвинута соответственно

.9

на угол +d и - d относительно угла дисбаланса. Эти сигналы поступают на второй и третий входы коммутатора 2 и используются для отыскания дополнительных осей коррекции на балансируемом роторе.

Балансировка роторов с использованием предлагаемого устройства осуществляется в следующей последовательности.

Включают измерительное вращение и через интервал времени, достаточн для разгона ротора до установившего значения и установления переходных процессов в схеме 15 фильтрации, ее переключают в режим хранения, а вращение балансируемого ротора выключают. После этого регистратор 16 значения дисбаланса используют для оце ки необходимости коррекции дисбаланса и выбора оптимального варианта коррекции: только по центральной ос коррекции или только по дополнительным осям коррекции, или по централь ной и дополнительным осям коррекции Затем коммутатором 2 поочередно (врную или автоматически) выбираются опорные сигналы, соответствующие трбуемой оси коррекции, и, пользуясь выходной информацией регистратора 1 фазы, осуществляют позиционирование балансируемого ротора местами коррекции под корректирующую позицию (например, сверлильную головку).

Регулировку угла о осуществляю изменением временной задержки блока 5 регулируемой задержки.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность позиционирования балансируемого ротора по дополнителным осям коррекции, причем элементы схемы, осуществляющие формирование соответствующих опорных сигналов, не требуют их переключения в режим хранения, что расширяет функциональные возможности устройства, так как позволяет неоднократно изменять уго

0

0518

5 Q 5 n

5

0

5

10

о/ после измерения ди(;бaJIaнca. Необходимость в неоднократном изменения угла о1 после окончания цикла измерения дисбаланса может возникнуть а процессе наладки или при автоматизации процесса коррекции с переменным числом дополнительных осей коррекции и переменным углом ai ,

Формула изобретения Измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее схему измерения параметров дисбаланса, укорачивающую цепочку, блок регулируемой задержки и коммутатор, вход которого соединен с входом укорачивающей цепочки и с первым выходом схемы измерения параметров дисбаланса, а выход - с входом последней, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения производительности, оно снабжено двухразрядным счетчиком, умножителем частоты, вход которого соединен с выходом укорачивающей цепочки и S-входом двухразрядного счетчика, а выход - с С-входом последнего и входом блока регулируемой задержки, соединенным с выходом последнего логическим элементом 2И, соединенным SБХОДОМ с его выходом RS-триггером, реверсивным счетчиком, С-вход которого соединен с вторым выходом схемы измерения параметров дисбаланса, -t-l -вход - с первым выходом двухразрядного счетчика и вторым входом логического элемента 2И, а выход - с Rвходом RS-триггера, и первьм и вторым D-триггерами, С-вхо ды которых соединены соответственно с прямым выходом RS-триггера и соединенными между собой инверсным выходом последнего и R-входом реверсивного счетчика, D-входы - с вторым выходом двухразрядного счетчика, а выходы - соответственно с вторым и третьим входами коммутатора.

Г

-15

Вынод

Изобретение относится к балансировочной технике. Цель изобретения - повышение производительности и расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения дисбаланса и формирования опорных сигналов для центральной и дополнительной осей коррекции. Схема 1 измерения параметров дисбаланса осуществляет преобразование дисбаланса в электрический сигнал, фильтрацию его и управление дискретными элементами. Регистратор 16 индицирует значения дисбаланса и преобразование его в дискретную форму. Блок 5 осуществляет временную задержку импульсов на интервал, соответствующий заданному углу (0° - 90) между центральной и дополнительной осями коррекции. На выходах D-триггеров 10 и 11 формируются импульсы типа меандранесущей частоты, фаза положительных перепадов которых сдвинута соответственно на углы Α и -Α. 4 ил.

16

3

5

8(1) 8(1) 6

10

0u. йг

M-d Wd «nt uri

urt ujt uri uri

Wri

uri

Wi

0иг.З

Du3M

:р,