Устройство контроля положения инструментальной головки Советский патент 1980 года по МПК B23Q15/04 

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть исполь- , зовано для контроля положения инструмента при обработке внутренней поверхности изделий большой протяженности на специализированных горизонтально-расточных станках. Известно устройство контроля положения инструментальной головки при обработке внутренних поверхностей изделий большой протяженности, содержащее датчик положения, закрепленный в головке,И жестко установленный на станине оптико-электронный анализатор, сориентированный по оси станка и состоящий из объектива, шелевой диафрагмы, фотоприем ника с усилителем фототока и блока двой ного синхронного детектирования, соединенного одним управляющим входом с да чиком синхроимпульсов вращения изделия {. Недостатком такого устройства является наличие механических вращающихся с высокой скоростью элементов в датчике положетя, что сокращает срок службы устройства и уменьшает его надежность. Быстродействие известного устройства ограничено малой частотой модуляция сигнала, определяемой скоростью привода вращения полудиска датчика. Например, для высокооборотных микроэлектродвигателей серии ДИД-ТВ максимальная скорость не превышает 18000 об/мнн, что соответствует частоте модуляш1и не . выше 300 Гц. Целью изобретения является повьяшенИе надежности, быстродействия и расширение диапазона измерения. Эта цель достигается устррйством, которое снабжено генератором противофазных прямоугольных напряжений. Датчик положения вьтолнен в виду двух излучателей с прямоугольными излучающими поверхностями линия раздела которых параллельна щелевой диафрагме, причем выходы генератора соединены с излучателями ,, а один из выходов генератора в свою очередь соединен со вторым управляющим входом блока двойного синхронного детектирования. На фиг, i представлена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы сигналов на выходе фотоприемннка при разном положении центра проекюсега датчика положения на щелевую диафрагму: совпадающем с оптической осью - 2а, cn-jeщенком выше оптической оси - 26, смещенным ниже оптической оси - 2в, при круговом колебании вокруг оптической оси - 2г. Инструментальная головка 1 установлена на одном конце штанги 2 в сопряжена при помощи направляюишх планок 3 с обрабатываемой поверхностью изделия 4, закрепленного в вертлюге 5 стан ка. На внутреннем торде голошеи 1 закре лен датчик положения, состоящий из Двух излучателей 6 и7, имеюших прямоугольную излучающую поверхность и выполненных, например, на светооиодах или неоновых лампах. ДлЪ; повышения чувегИ1тельностн устройства каждый излучатель может быть выполнен из группы соединенных последовательно арсенидгаллневых светошюдов с обошм матовым стеклом. Излучатели 6 и 7 щжсоединены к выходам генератора 8 противофазных прямоугольных напряжений (ПП например мультивибратору. Линия раздела 9 излучателей 6 и 7 параллельна горизонтальной щелевой диа4 рагме 10, жестко установленной в рабо чей каретке 11 стаюса против открытого Еонца штанги 2. Диафрагма 10 расположена в плоскости изображения объектива 12, оптическая ось которого соытадает С осью станка. За диафрагмой 10 установлен фотоприемнкк 13, соединенный с усилителем фототока (УФТ) 14. В качестве фотоприемника можег быть использован кремниевый фотодиод. Выход УФТ 14 подключен к сигнальному вход блока двойного снтфошюго детектирования (ДСД) 15, предназначе ного для оа1к временвого выделения сигналов эксцентриситета и статического смешения инструментальной . Один из управляющих входов блока ДСД 15 соединен через формирователь 16с датчиком 17 синхроимпульсов щ)ащения изделия (СВИ), якорь 18 которого закреплен на вертлюге 5 станка. Второй управляющий вход блока ДСД 15 пр соединен к выходу генератора 8 противофазных прямоугольных напряжений. Устройство работает следующим образом. Обрабатываемое изделие 4 приводится во вращение с помощью вертлюга 5. Штанга 2 с инструментальной головкой 1 подается рабочей кареткой 11 поступательно вдоль оси станка. При нс мальной осевой растонке линяй раздела 9 излучателей 6 и 7 находится на оптической оси анализатора и потоки излучения, прохош1щие через диафрагму 10 от каждого излучателя, одинаковы. Так как форма импульсов напряжения Ч и Vy питашя излучателей прямоугольная, то суммарный ток Зф фотоприемника 13 представляет собой постоянную величин (г. 2а). При статическом смещении головки 1 с оси станка, вызванного, например, прог ом изделия 4, центр проекции датчика положешя смешается с оптической ooj и частя площади фотоприемника 13, поочередно облучаемые каждым излучателем 6 и 7, становятся неодинаковыми, в результате чего на выходе фотоприемника 13 появляется переменная составляющая фототока, осуществляя тем самым модуляцию сигнала без механических вращающихся элементов. Амплитуда сигнала модуляции, благодаря прямоугольной форме излучателей, пропорпиовальна смешению cf головки 1, а частота, равная частоте переключения излучателей 6 и 7, может быть достаточно высокой (фиг, 26). Ширина щели диафрагмы соизмерима с размером изображения излучателя, что увеличивает эффективность использования потока излучения датчика положения и расширяет диапазон измерения устройства. Изменение направления смешения головки 1 аа обратное вызывает смену фазы сигнала на выходе фотоприемника 13 {фиг. 2в). П|зи наличии экспентрисистета обрабатываемой поверхности изделия 4 инструментальная голова 1 начинает совершать плоскопараллельное круговое колеба-г йие вокруг оси станка. В этом случае ш вь1ходе фотоприемника 13 появляется сигнал на частоте переключения излучателей, амплитуда которого будет, кроме того, меняться с частотой врашекия изделия 4 пропорционально проекции на вертикальную ось вектора эксцентриситета ((. 2г.). Сигнал фотоприемника 13 усиливается УФТ 14 и подается на сигнальный вход блока дед 15 для дальнейшего его анализа. Блок дед 15 управляется по Двум входам сигналами от генератора ППН 8 и формироштелй 16, на который поступают синхроимпульсы с датчика СВИ 17 В формирователе 16 эти импульсы усиливаются и преобразуются в прямоугольные импульсы управления, длительность которых, равна полупериоду ращения изделия 4. На выходе блока ДСД 15 в результате двойного синхронного детектирования и интегрирования в наперед заданных пределах сигнала фототока выделяются составляющие el я By вектора эксцентрнситета в системе координат, вращающейся с изделием, и статического смещения if резцовой головки в неподвижной системе координат. | ормула изобретения Устройство контроля положения инстру ментальной головки при обработке внутренввх поверхностей изделий большой протя женности, содержащее датчик положения закрепленный в 1 повке, и жестко установленный на станине оптико-электройный анализатор, сориентированный по оси станка и состоящий из объектива, щ /швой диафрагмы, фотопркемника с усилителем фототока и блока двойного сивхроннсмО детектирования, соециненнюго одним управляющим входом с датчиком синхроимпульсов вращения изаелия, о тЛйчаюшееся тем, что, с целью повышения надёжноств, быстродейтствия и расширения его диапазона измерения , устройство снабжено генератором противофазных прямоугольных напряжений, датчик положения выполнен в виде Hfffx. издучателей с прямоугольными излучаю- . щими поверхяостш ля, линия раздела которых параллельна щелевой диафрагме, причем выходы генерат а соедивеяы с излучателями, а ошв из выходов гейератора в свою очередь соединен со вггорым управляющим входом блока двойвого синхронного детектирования. { точшжн информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское сваиетельство №500025, кл. В 23Q 15/О4,.1974.

н

СИЛ.,

;I I I

I I

III

II I I

I 1

™n ГП nilj LJ t™j L

-I

0t/a.2