Устройство для автоматической балансировки роторов гироскопов Советский патент 1991 года по МПК G01C25/00 

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для балансировки роторов гироскопов, в частности динамически настраиваемых гироскопов.

Целью изобретение является повышение точности и производительности балансировки.

На фиг. 1 изображено устройство дяя автоматической балансировки роторов гироскопов, общий вид; на фиг, 2 - управляющий синхронизатор фазы вращения модуляционного диска; на фиг. 3 - схема блока управления лазером.

Устройство для автоматической балансировки роторов гироскопов содержит ос нование 1, закрепленный на нем вибровозбудитель 2 с вибростолом 3, корректирующий лазер 4, фокусирующий объектив 5, расположенный нз пути лазерного луча, установленное на вибростоле герметичное приспособление 6, в котором закреплен гироскоп 7, с возможностью поворота корпуса гироскопа вокруг оси его собственного вращения и имеющее патрубок со светопропускакщей пластиной 8 и Блок 9 вакуумирования, датчик 10 опорного сигнала гироскопа, выход которого через управляющий фазовращатель tl связан с входам вибровсзбудитфпя 2, блок 12 питания гироскопа 7, последовательно соединенные рвухканальный блок 13 приведения DO гора s нулевое положение, блок 14 определения дисбаланса ротора, второй выход которого связан с блоком 1В управления микроЭВМ IS, оналого-цифоовой преобразователь 17 и процессор 18 указанной миг.роЭВМ, У входящего в микроЭВК. 16 блока 15 управления четьертый выход соединен с вюрым входом блока 13 приведения роторе в нулевое положение, пятый - с вюрым входом управляющегофазоврсщашля 1 изстой и седьмой - с бликом поворота корп/сз гироскопа Еврметичного приспособления, десятый - с блоком 12 питания гироскопа 7, одкн- надцз ый - с блоком 9 вакуумирозания, двенадцати - с первым входом корректирующего зера 4

Кроме того, в устройг.м е для эвтомат - зироваиной балансировки роторов фокусирующий объект МБ выпслнан с возможное о перемещена в вертикальной направлении и связан с блоками 8 и 9

выходами блока 15 управления и а него на пути лазерного луча введен модуляционный диск 19 с прорезью 20, вращающийся от синхронного привода 21, управляемый блок 22 синхронизации модуляционного диска

19 и бгч,ч 23 синхронизации корректирующего /пзера. причем пераый, агорой .i -pe- тий входы управляемого блока 12 синхронизации соедиь 5ны с CGOTBPrcreyso- щими выходами бпока 15 упрряления, четвертый вход управляемого бпока синхронизации соединен с выходом 13 блока 15 управления, пятый - с выходом датчика 10 опорного сигнала гироскопа, шестой с первым выходом блока 23 синхронизации корректирующего лазера, первый и второй выходы управляемого блока синхронизации соединены с обмотками привода 21. третий четвертый и пятый - с первым, вторым и третьим входом блока 23 синхронизации корректирующего лазера, второй выход которого соединен с вторым входом корректа- рующего лазера 4, а четвертый - с модуляционным диском 19.

Вновь введенный управляемый блок 22 синхронизации выполнен в виде генератора напряжения двухфазного двигателя, включающего последовательно соединенные генератор 24 переменного сигнала, делитель 25 частоты, расщепитель 26 фаз и усилители 27 и 28 мощности в каждой фазе, имеющие выходы, соединенные соответственно с первым и вторым выходами управляемого блока синхронизации, в который между генератором переменного сигнала и делителем частоты дополнительно введен управляемый делитель 29 частоты, а также введены последовательно соединенные первый триггер 30 и первый элемент И 31, выход которого соединен с первым управляемым входом делителя 29 частоты, второй триггер 32 и второй элемент И 33, выход которого соединен с вторым управляющим входом делителя 29 частоты, фазометр 34, входы которого соединены с пятым и шестым входом управляемого блока синхронизации, блок 35 сравнения, вход В которого соединен с четвертым входом управляемого блока синхронизации и третий элемент И 36, выход которого соединен с третьим п- равляющим входом делителя 29 частоты. причем первый вход управляемого блока синхронизации соединен с S-входом первого триггера 30, второй вход - с R-входом второго триггера 32, третий вход - с R-вхз- дом первого триггера 30 и с входом второго триггера 32. Выход второго триггера 32 соединен с вторым входом третьего элемзнт И и с четвертым выходом управляемого блока синхронизации. Второй выход блока сравнения, фиксирующий равенство фаз, соединен с вторым входом первого элемента И 31 и с третьим выходом управляемого блока синхронизации. Третий выход блока сравнения (А В)соединен с вторым входом второго элемента И 33, а выход генератора переменного сигнала соединен с пятым выходом управляемого блока синхронизации,

Вновь введенный блок 23 синхронизации корректирующего лазера содержит последовательно соединенные делитель 37 частоты, подключенный через R-вход триггера 38, элемент И 39, а также датчик 40

опорного сигнала модуляционного диска, аыход которого соединен с четвертым входом элемента И 39 и с пзрвым выходом блока 23 синхронизации лазера, гфичзм 5 вход делителя 37 частоты соединен с первым входом блока синхронизации корректирующего пазера, второй третий входы которого соединены с соответствующими входами элемента И 39. а э тмекта И 10 соецикен с S-входом i сиггеоя 38 л с вторым выходом блока 23 синхог-. мзэци; корректирующего лэзерэ,

11 строиство па отасг следу ощим обра- зсм

155а таксируемы:, гироскоп 7 устанавливзе ся в приспособление 6, закрепленное на бпоростоле 3, подключается к блоку 12 питания, выставляется относительно лазера так, чтобы луч лазера 4 проходил примерно

0 через середину светопропускокнцей пластины 8 и фокусировался на роторе гироскопа. При включении программы микроЭВМ на оди-жадцатом выводе блола управления устанавливается сигнал логической еди5 ницы. который включает блок 9 вакуумирования, в качества которого может Ьыть использована стандартная система вакуумного отсоса. После снимания давления д - уровня 1-5 Па, .ремя достижения кото0 рого задается программно и составлясгоко- ло5 мин, микроЭБМ осуществляется разгон гироскопа. Для этого на четвертом и десятом выходах блока управления устанавливаются сигналы логической единицы, а на

5 пыходе 13 блока управления 5 устанавливается код нулевой фазы, которые обеспечивают разгсч гироскопа и работу блока опектрической пружины, так хе, как и в прототипе, путем обнуления сигналов датчика

0 угла гироскопа за счет корректирующих сиг- чалов

Сигнал логической единицы, поступающий по первому выходу блока 15 управления на блок 30, через блоки 31

5 устанавливает определенный коэффициент передачи управляемого делителя 29, который может быть выполнен на микросхемах 1551ЛЕ8. Импульсы с генератора 24 через управля мый делитель 29, делитель 25, рас0 щепитель 26 фаз и усилители 27 и 28 мощности подаются на синхронный приводной двигатель 21 модуляционного диска 19, обеспечивая его вращение. Выбором определенного коэффициента деления делите5 лей скорость вращения модуляционного диска обеспечивается равной скорости вращения ротооа гироскопа.

Через определенный промежуток времени, задаваемый программно, начинается цикл измерения дисбалансов. Скачала производится замер динамического дисбаланса ротора гироскопа, проявляющийся в виде модуляии сигналов датчиков угла. Он определяется по сигналам, поступающим в,блок определения дисбаланса ротора с блока 13 приведения ротора в нулевое положение и датчика 10 опорного сигнала гироскопа так же, как в прототипе, путем преобразования величины дисбаланса в постоянное напряжение, в угла положения относительно метки на роторе в цифровой код. Измерение этих величин осуществляется аналого-цифровым преобразователем 17 и блоком 15 управления микроЭЕШ 16. Затем приступают к коррекции этого дисбаланса. Для этого на двенадцатом выходе блока 15 управления устанавливается логическая единица, которая обеспечивает подключение к лззе- ру высокого напряжения. Указанное подключение является необходимым для лазерных установок серим квант (квант 12, квант 15, квант 16, квант 17). Время выдерживания высокого напряжения выбирается из условия уверенного срабатывания магнитного пускателя источника тока в блоке 4 управления лазером, Одновременно установкой на восьмом выходе блока 15 управления логической единицы фокусирующий объек-.на 5 перемещается в вертикальном направлении, благодаря чему лазерный луч перемещается к одному из краев ротора гироскопа. После снятия сигнала логической единицы на дзенздцатом выходе блока 15 управления устанавливается сигнал логической единицы на третьем выходе блока 15 управления, включающий триггер 32. Одновременно на выходе 13блока 15упраыления устанавливается двоичный ход, соответствующий углу измеренного дисбаланса, Для синхронизации положения прорези 20 модуляционного диска 19с местом расположения дисбаланса на роторе проскопэ угол между отметкой на роторе и положением прорези на модуляционном диске измеряется фазометром 34. сравнивается в блоке 35 сравнения с углом, установленным на 1-3 выходе блока 15 управления, и в случае их несовпадения через элементы 33 и 36 уменьшается или увеличивается коэффициент деления управляемого делителя 29 час- готы, а следовательно, изменяется скорость вращения модуляционного диска до тех пор, пока эти углы нз станут равными. 8 это время на выходе А В блока 35 сигнал логической единицы, поступающей совместно с сигналами от триггера 32 и опорного датчика 40 на элемент 39, обеспечивает включение корректирующего лазера 4. Частота работы лазера определяется делителем 37 и выбирается определенной

величины для каждого типа лазера. Для лазерной установки квант 15 ее рекомендуется выбирать равной 10 Гц, После устранения 50% от величины измеренного динамического дисбаланса ротора гироскопа устанавливают сигнал логической единицы нэ выходе 9 блока 15 управления, который перемещает фокусирующий объектив 5 в другое направление и сдвигает луч лазера к

0 другому краю ротора гироскопа. В этом положении описанным способом уменьши ют динамический дисбаланс ротора гироскопа до минимально возможной величины,

Затем переходят к изменению и коррек5 ции статического дисбаланса ротора гироскопа. Для этою на первом, вгороч и пятом выходах блока 15 управления устанавливают, а с девятого выхода снимают сигнал логической единицы. По сигналу логической

0 единицы, поступающей на блок 11, формируется си г«ал для вибровозбудителя 2, установленного на основании 1, синхронизированной по фазе с фазой вращения ротора гироскопа. По сигналу логической

5 единицы на первом и втором выходе блока 15 управления выключается автоподстрой- ко фазы модуляционного диск 19, сигнал логического нуля нз девятом выходе блока 15 управления обеспечивает перемещение

0 фокусирующего объектива и установку лазерного луча в середине ротора. Определение величины и расположения статического дисбаланса обеспечивается измерением сигналов коррекции в цепях электрической

5 пружины с вибрацией гироскопа и без нее. Установкой сигнала логической единицы на третьем выходе блока 15 управления и установкой на выходе 13 блока 15 управления двоичного код&, соответствующего углу рас0 положения дисбаланса, обеспечивается, как и при предыдущей балансировке, синхронизация прорези 20 модуляционного скз 19 с положением статического дисбаланса ;;э роторе гироскопа. 8 это вре5 мя с помощь блока 23 синхронизации лазера осуществляется включение пазера и уменьшение статического дисбаланса ротора гироскопа до минимально возможной величины.

0 После этого осуществляется измерение и коррекция осевого дисбаланса оотора гироскопа Для этого определяют сигналы коррекции в цепях бло;;а приведения ротора в нулйзое положение при двух пояожони5 ях корпуса гироскопа, отличающихся на 180°. Разворот осуществляют вокруг оси собственного вращения гироскопа путем подачи сигнала логической единицы в приспособление б с шестого выхода блока 15 управления, Для коррекции осевого дисбгланса устанавливается логическая единица на восьмое или девятом выходе блокг 15 управления (в зависимости от знака осевого дисбаланса), что приводит к перемещению лазерною луча к соответствующему краю ротора гироскопа. Сигнал логической единицы, поступающий на триггер 30 управляемого синхронизатора 22,обеспечивает автоподсгроику прорези модуляционного диска с углом, код которого установлен на выходе 13 блока 15 управления. Затем описанным способом осуществляется 50%-ное уменьшение осевого дисбаланса ротора гироскопа. Устанавливая на выходе 13 блока 15 управления код, при котором угол коррекции изменяется на 130°, уменьшают осевой дисбаланс ротора до минимальней величины при новом положении прорек 20 модуляционного диска.

После проведения всех перечислены УХ балансировок выставкой логического нупя на выходах блока 15 управления устроит, во для автоматической лазерной балансировка устанавливается в первоначальное положение,

Формула изобретения

1. Устройство для автоматической балансировки ротороа гироскопов, содержащее основание, закрепленный на нем вибровозбудитель с вибростолом, корректирующий лазер, фокусирующий объектов, расположенный на пути лазерного л уча, установленное на вибростоле герметичное приспособление для закрепления гирсгко па, выполненное с блоком поворота корпуса гироскопа вокруг оси собственного его вращения, патрубком и блоком вакуумирс- вания, последовательно соединенные датчик опорного сигнала гироскопа, управляющий фазовоащатель, выход которого связан с входом вибровозбудителя, блок питания гироскопа, последовательно соединенные двухканальный блок г лведе- ния ротора в нулевое положение, олок опое- деления дисбаланса оотора и блок управления, четвертый выход которого соединен с вторым входом блока приведения рогора в нулевое положение, пятый - с вторым входом управляющего Фазовращателя, шестой и седьмой - с входами блока поворота корпуса гироскопа герметичного при- способтения, десятый - с входом блока питания гироскопа, одиннадцатый - с входом блока вакуумирования, двенадцатый - с первым входом корректирующего лазера, отличающееся тем, что с целью повышения точности и производительности балансировки, в устройство введены модуляционный диск с опорной меткой, установленный на пу и .гзерис j с Хроиный привод вращения юд пацисг с эиска. управляемый сичусзнизац1 и ьргще- ifq модуляционного/ и п и блокси:.хрони- 5 зации корректирующег лазера причем первый, второй и третий сходы управляемого блока с чхронизсиги ст-динены с первым, вторим и третьим выходами блоха упрзвчэн 0, четеертьй ЧАСД управляемого 10 блока синхронизации соединен с, тринадцати выходом блока управления пятый - с выходом датчика опорного сигнала гироскопа шестой - с пеорь м выходов 5лсха синх- рсьпзацу. ксиоектирующего лазера,

5 n°, и зтсро выходы управляемого бло- Kd синхрон с i , w,. „едиье е синхронным приводом годуляцпс него диска, третий, четвэотый л ПРТЬ.И - с перг М, вто- оыч и третьим зхода -,и синхрсчиза0 ции коррек-гирующего лазер; второй оторого соединен с sirp. M входом оррек- тирующего пазера а чо-вэрто г РХОД - с СРООНОЙ , оцу г с,иггньогп диска, причем фокусируютt и о зъеч ш Е1 полнен

5 с возмолчнсстаю neper es-дзь ия в ертикаль- ном направление, по сигналам с восьмого и девятого выходов олока управления.

2. Уст рейс IBC г, v i, отличаю щее- с я тем, что блок ьинхро изз0 цип зыгольен р г-эследсзатепьно соединенных reiiepsTopa r среме -i orocnrnaia, управляемо1 делите/,я часчтгы, делите ш частоты, расщепителя фс.зы и ус жителей мощное в кг -.дг л сразе . которых

5 язг.ч-отсг первь ми в орумвь1х чмцуправляемого блок синхрон, заци псслевсва- тельно соединенны rensoso и первого элемента 1, соединен с вторым вхог of детите0 пя частоты, последовательно соединенных втсрого .риггерс i ь Оо: L ivviei.Ta И выход котооогэ с тоэтм м иодом управляемого де/1и спя . последовательно соединеннох фазомгто&, гсовый и

5 второй входы которого являются пятым и шестым входами управляемого Ьлокэ синхронизации, сравнения, вход В которого являзтсч четвертым входом управляемого блока синхронизации, и

0 третьего элемента И, выход которого соединен с {етвео а к ,сдсм упразляемого делителя часто-ы, Г|рк- ем первым РХОДСК управляемо vT блока синхрс -(заци является S-вход перьогс триггера, вторым вхо5 дом - R-BAOfi пторсго триггера, третьим входом - R-вход первого триггера S-вход второго триггера, Во1ход второго триггера соединен с вторым входом элемента Л и является четзо- ым входом управляемого блока с/нхоо , ьторой выход

блока сравнения соединен с вторым входом первого элемента И и является третьим выходом управляемого блока синхронизации, третий выход блока сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, а выход генератора переменного сигнала является пятым выходом управляемого 6ft0 ewHxpo- низации.

3.Устройствопоп.1, отличающее- с я тем, что блок синхронизации коаректи- рущего лазера выполнен в виде посяедовавход

0

тельно соединенных делителя частоты, триггера и элемента И, датчика опорной метки моду« ч эмного диска, выход которого соединен с четвертые входом элемента И и является выходом §дока синхронизации корректм$до№ го я«в®ра, второй и третий входы элемент) яэддотся вторым и третьим входами ввела смивчю+шзгщии корректирующего /мимда, а в-ыход элемента И соединен с S-еладамм триггера и является вторым &ЫХЭДМА блока синхронизации кор- ректируюцдего .

выход

Изобретение относится к балансировочной технике гироскопических приборов. Цель изобретения - повышение точности и производительности балансировки. Это достигается проведением балансировки гироскопов в автоматизированном режиме в три этапа, На первом этапе проводятся определение и коррекция динамического дисбаланса ротора гироскопа 7. По сигналам с двухканального блока 13 приведения ротора в нулевое положение и датчиков 10 опор

фиг I

фиг.Ъ