Фотокопировальное следящее устройство Советский патент 1980 года по МПК B23P1/08 

Изобретение относится к области электрофизических и электрохимических методов обработки и касается фотокопировального следящего устройства для электроэрозионных и электрохимических станков. Известны фотоэлектрические следящие устройства, в которых изображение движущегося излучающего объекта спроецировано в виде круглого пятна на несколько фоточувствительных элементов. Сигналы с фотоалементОё сравниваются между собой и разностный сигнал, пропс циональный величине смещения светового пятна относительно оптической ос управляет приводами слежения фотодат чика за перемещением объекта 11. Эти устройстра 4ге пеэьопяют йбущесТвлятьГкогййрбвание контура чертежа. Наиболее близкими по технической сущ ности к предлагаемому изобретению является фотокопировальное следящее уст ройство, содержащее поворотную головку с фотоэлементами, соединенными по мос товой схеме и связанными через усилитель с электропр тодом вращения головки, устройство снижения скорости при резких изменени5ЕС направления контура чертежа детали, участок которого спроецирован через оптическое устройство с щелевой диафрагмой на фотоэлементы го ЛОВЮ1, преобразователь поворота которой соединен с усилителями приводных координатных механизмов корпуса с головкой и чертежа детали. Преобразователь поворота выполнен в виде фрикционных интеграторов, управляемых кулачками, скрепленными с головкой 2j. Использование в этом устройстве инерционных, быстроизнашиваемых, не обладающих высокой точностью кинемйти. ческих звеньев для разложения угла поворота гоповки по координатам не позволяет достичь высокой точности и надежности копирования, особенно при болн щих скоростях обработки. Устройство также не позволяет производить коррекцию траектории обхода кон- тура ОЛЯ компенсации износа инструмента и учета припусков под черновые и чистовые режимы обработки без изменения чертежа. Кроме того, точность копирования в углах ограничена постоянным радиусом обзора головки, минимальная величина к торого определяется наибольшей скорост копирования без срыва слежения. Устройство не позволяет -производи копирование по кромке чертежа, что ограничивает возможность его применения Устройство не позволяет также осуществлять плавное изменение скорости и направления обхода контура чертежа, а поэтому не может использоваться для электроэрозионных проволочно-вырезных станков. Целью изобретения является повышение точности копирования. Цель достигается тем, что в известном фотокопировальном следящем устройстве, в корпус которого с возможностью вращения установлена головка с фотоэлементами, соединенными по мрсто въй схеме и связанными через усилитель с электроприводом вращения головки, преобразователь поворота которой соешшен с усилителями приводных кооршшатных механизмов корпуса с головкой и чертежа детали, участок которого спроецирован через оптическое устройство с щелевой диафрагмой на фотоэлементы головки, преобразователь поворота головки выполнен в виде установленного с нею соосно первого квадратного фотоприемника, коорд1щатные оси его сориентированы параллельно переме . щениям приводных координатных механизмо причем коорд1шатные фотоэлементы первого квадратного фотоприемника связаны с осветителем через -круглую диафрагму, жестко соединенную с щелевой диафрагмой и связанную с устройством ее перемещения вдоль радиуса вращения головки, по сигналам усилителя рвгупирвгвания скорости внешним сигналом и мостовой схемы, а фотоэлементы головки выполнены в виде второго квадратного фотоприемника, установленного соосно с первым, при этом введена вторая щелевая диафрагма, перпендикулярно перекрьшающая первую щелевую диафрагму и свжанная с устройством перемещения ее вдоль последней. На чертеже представлена схема фотокопировального следящего устройства с функциональными связями. Фотокопировальное следящее устройство содержит корпус 1, вращающуюся в нем головку 2, электропривод 3 поворота головки, приводные координатные механизмы .4 и 5 для перемещения копируемого чертежа 6 и корпуса 1 с головкой 2 и оптическим устройством 7. В корпусе 1 соосно с осью вращения головки 2 закреплен первый квадрантный фотоприемник 8,. координатные оси ко1торого сориентированы параллельно коф- динатам приводньк механизмов 4 и 5, С помощью круглой диафрагмы 9 и установленного на ней светоднода 10 на фотоприемнике 8 сформировано световое пятно, перекрывающее фотоэлементы. Диафрагма 9 имеет возможность движения вдоль радиуса вращения головки в направлении, проходящем через центр диафрагмы 9, от установленного в головке 2 устройства 11 перемещения. Координатные фотоэлементы фотоприемника 8 попарно подключены к усилителям 12 и 13 проводных координатных механизмов 4 и 5. В головке 2, С9осно с ее осью вращения, установлен второй квадрантный фотоприемник 14. В качестве квадрантных фотоприемников 8 и 14 использованы четырехэлементные позицио1шо-чувствительные фотодиоды, обладающие наилучшими характеристиками из этого класса приборов. На фотоприемник 14 через перекрывающие друг друга щелевые диафрагмы 15 и 16 спроецирован оптическим устройством 7 участок контура чертежа 6. Первая щелевая диафрагма 15 скреплена с круглой диафрагмой 9. Вторая щелевая 16 имеет возможность движения от устройства 17 ее перемещения, установленного в головке 2 в направлении, перпендикулярном направлению перемещения диафрагмы 15. Устройства 11 и 17 перемещения выполнены в виде электромагнитного пропорционального управляющего элемента с поступательным перемещением siKopiu Фотоэлементы 18-21 фотоприемника 14 включены по мостовой схеме. Зазор между фотоэлементами 18 - 21, смежными с диагональю питания мостовой схемы, перпендикулярно перекрьшаемый диа4рагмой 15, сориетаирован в-направлении движения этой диафрагмьи Нагрузочная диагональ мостовой схемы подключена к управляющему внешним сигналом усилителю 22 регулирования скорости и усилителю 23 электропривода вращения головки. Световой поток све- 5 тодиода lO промодулирован с помощью подключенного к нему генератора 24 периодических электрических сигналов. G ифлью стабилизации режима работы фотоприемника 14 в оптическом устройстве 7 использована импульсная лампа. Принцип работы фотокопировального следящего устройства заключается в Следующем. В исхоцном состоянии центры щелевых диафрагм 15 и 16 и круглой диафрагмы 9 соосны с центрами фотоприемников 8 и 14 и осью вращения головки 2. На вход усилителя 22 подается внешний управляющий сигнал (от вьшрямителя при ручном регулировании скорости и направления копирования, от алектроэроз ионного промежутка при автоматическом регулировании). В зависимости от полярности внешний сигнал воздействует на соответствуюи1у1о катушку индуктивности устройства 11 перемещения, смещающего диафрагмы 9 и 15 в ту или иную сторону вцоль радиуса вра щения головки пропорционально амплиту- де сигнала. Чертеж устанавливается под фотоголовкой так, чтобы спроецированный участок линии контура перекрывался щелью, образованной диафрагмами 15 и 16 Электропривод 3 поворачивает головку 2 до тех пор, пока сигнал рассогласования с мостовой схемы не станет равным ну- лю, что соответствует равенству сигнало с освещенной через щель пары фотоэлементов 18 и 19 приемника 14. При включении генератора 24 фотоприемник 8 засвечивается от световоца 1О через диафрагму 9, которая распределяет световой поток между координатными фотоэлементами фотоприемника 8 пропорцио- нально синусу и косинусу угла поворота головки 2. Сигналы рассогласования с усилителей 12 и 13 управляют приводными координатными механизмами 4 и 5 так, что головка 2 начинает двигаться относительно чертежа 6 в направлении, проходящем через центр светового пятна, сформированного круглой диафрагмой 9. В результате след51щего поворота головки 2 с фотоприемником 14 и щелевыми диафрагмами 15, 16 и одновременно-. то.поворота круглой диафрагмы 9 относи,тельно. фотоприемника 8, вьЕЕ тающего пе- ремещение головки и чертежа соответству ющими координатными приводами, проис- ходит копирование контура чертежа детали Сигналы с контактов нагрузочной диагонали моста в зависимости от пол5фности, 2 определяемой тем, какая пара фотоэлементов ( 18, 19 или 20, 21) засвечена через щелевые диафрагмы 15,16, проходит через усилитель 22 на одну из катушек устройства 11 перемещения. На выходе усилителя 22 (без учета внешнего сипш- ла) вырабатьгоается сигнал, амплитуда которого пропорциональна разностному сигналу с мостовой схемы, а полярность не зависит ог его знака. При резких изменениях направления копируемой линии чертежа результирующий вьсхооной сипнал усилителя (с учетом внешнего сиг нала) уменьшается пропорционально увеличению разностного сигнала с мостовой схемы, вследствие чего устройство 11 перемещения смещает диафрагмы 9 и 15 к оси враш.ен11я головки. Смещение диафрагмы 9 приводит к сниженгао скорости копирования, а смещение диафрагмы 15 уменьшает раднус обзора головки, тем самым повышая точность копирования. Уменьшение радиуса обзора не приводит к срыву слежения, поскольку ощюв- ременно снижается скорость копированиям При изменении направления обхода контура чертежа вручную оператором или автоматически (например, в случае возникновения короткого замыкания между электродами станка при электроэрозконной обработке) меняется полярность внещнего сигнала, поступающего на вход усилителя 22, что приводит к смещению диафрагм 9 и 15 в направлении, противопололшом первоначальному. При этом через диафрагму 15 засвечивается дру гая пара фотоэлементов 2О и 21 фотснпрнемника 14, и направление копирования меняется на обратное. Коррекция траектортп обхода контура чертежа осуществляется подачей на устройство 17 перемещения определенной величины постоя1шого напряжения. Это вызывает смещение диафрагмы 16 относительно зазора фотоприемника 14 На выходе мостовой схемы появляется сигнал рассогласования. Электропривод 3, устраняя возникшее рассогласование, поворачивает головку 2, которая одновременно движется относительно чер- тежа. Сигнал рассогласования станет равным нулю, когда диафрагма 16 располонштся симметрично относительно линии чертежа и в дальнейшем обход контура происхош т с постоянным сме- щением головки относитсльпо копируемой линии. Величина смошошш равна величине смещения диафрагмы 16 относитепьно аавора фororqpиe raикa 14 и пропорциональна амплитуде напряжения, пооанного на устройство 17 перемещени Копирование по кромке чертежа и корре мня траектории осуществляются также смещенной J иaфpaгмe 16, при этом ширина зазора фотоприемника 14 не впи5ает на точность копирование Г зименение преобразователя поворота головки, выполненного в виде четырех- элементного позидионно-чувствительного фотодиода с диафрагмой и светодиодом, существенно упрощает конструкцию головки и ее изготовление, повышает на нежность работы и долговечность за счет исключения большого числа инерционных быстроизнашиваемых кинематических звеньев Формула изобретения Фотокопировальное следящее устройство, в кфпусе которого с возможность вращения установлена головка с фото- элементами, соединенными по мостовой схеме и связанными через усилитель с электроприводом вращения головки, прео разователь поворота которой соединен с усилителями приводных координатных ме ханизмов корпуса с гоповкой и чертежа детали, участок которого спроецирован через оптическое устройство с щелевой диафрагмой на фотоэлементы головки, ,отличающееся тем, что, с целью повышения точности копирования, преобразователь поворота головки выполнен в виде установленного с нею соосно первого квадрантного фотоприемнвка|5 координатные оси которого сориентированы параллельно перемещениям фиводных координатных механизмов, причем координатные фотоэлементы первого квадрантного фотопрйемника связаны с осветителем через круглую диафрагму, жестко соединенную с щелевой диафрагмой и связанную с устройством ее перемещения вдоль радиуса вращения головки, по сигналам усилителя регулирования скорости внешним сигналом и мостовой схемы, а фотоэлементы головки выполнены в виде второго квадрантного фотоприемника, установленного соосно с первым, при этом введена вторая щелевая диафрагма, перпендикулярно перекрывающая первую щелевую диафрагму, связанную с устройством перемещения ее вдоль последней. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Катыс Г. П. Оптоэлектронная обработка информации, М., Машиностроение, 1973, с. 348. 2.Патент США № 2989639, кл. 250-202, опублик. 1961.