Устройство активного контроля состояния режущего инструмента Советский патент 1980 года по МПК G01N3/58 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля режущего инструмента.-5

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство активного контроля режущего инструмента, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, уси- Q литель, интегратор, выход которого подключен к одному из входов компаратора, два параллельных канала оценки величины напряжения, каждый из которых включает в себя фильтр, детек- с тор и компаратор l.

Однако у этого устройства невысокая надежность контроля состояния режущего инструмента.

Цель изобретения - повышение точ- 20 ности и надежности контроля..

Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено регулируемым источником напряжения смещения, двумя делителями напряжения, двухпози- 25 ционным ключом, двумя переключателями, двумя триггерами, блоком управления, генератором импульсов, ключом, счетчиком, блоком цифрового отсчета, тоемя дешифраторами и выключателем.

при этом источник напряжения смещения подключен через делители напряжения к входам детекторов, два переключателя в первом положении - между выходами детекторов, входом интегратора и вторым входом компаратора, а во втором положении переключателей вход первого переключателя через двухпозиционный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, подсоединен к входу источника напряжения смещения, вход второго переключателя во втором положении подключен к выходу первого детектора, а выход блока управления подсоединен к интегратору и установочному входу триггера, сбросовый вход которого подключен к выходу компаратора, а выход триггера подключен к одному из входов ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а вход ключа подсоединен к счетчику, связанному с блоком цифрового отсчета и двумя дешифраторами, вьоход блока управления через выключатель соединен со счетным входом дополнительного триггера, единичный и нулевой выходы которого подключены соответственно к первой и второй обмоткам первого переключателя, а дополнительный дешифратор соединен с выходом счетчика. На чертеже изображена блок-схема устройства активного контроля состоя ния режущего инструмента. Устройство содержит последователь но соединенные датчик вибраций 1, ус литель 2, интегратор 3, выход которо го подключен к одному из входов компаратора 4, два параллельных канала оценки величины напряжения, каждый из которых включает в себя фильтр 5, 6, детектор 7, 8 и компаратор 4. Устройство снабжено регулируемым источником напряжения смещения 9, двумя делителями напряжения 10, 11, двухпозиционным ключом 12, двумя переключателями 13, 14, двумя триггера ми 15, 16, блоком управления 17, генератором импульсов 18, ключом 19, счетчиком 20, блоком цифрового отсчета 21, тремя дешифраторами 22, 23 24 и выключателем 25. Устройство работает следующим образом. Включается станок. Датчик 1 преоб разует вибраци о станка в электрические колебания. Переключатели 13, 14 ставят во второе положение. На вход интегратора 3 через переключатель 13 и двухпозиционный ключ 12 подается постоянное напряжение смещения от ис точника 9 по сигналам от блока управ ления 17. При интегрировании постоян ного напряжения на выходе интегратора 3 получается пилообразное напряже оНие. Напряжение пилы растет до момен та его равенства порогу,задаваемому на втором входе компаратора 4. Это напряжение определяется низкочастотной составляющей спектра звукового излучения станка, снимаемого через переключатель 14 с выхода детектора 7. Интервал времени между старт-импульсом, вырабатываемым блоком управ ления 17 на взведение триггера 16 и включение двухпозиционного ключа 12 и стоп-импульсом с выхода компаратора 4 при равенстве напряжений с выхода интегратора и напряжения низкочастотного детектора 7 пропорционален UfH Действительно, Uodt где DO постоянное напряжение, пода ваемое на вход интегратора с выхода источника смещения RC - постоянная времени интегратора;, t - время интегрирования. Откуда tj( UfuTT т.е. пропорционально Jfц . Заполняя интервал t импульсами с выхода генератора 20, получается цифровой эквивалент Uf на счетчике 20. Этот цифровой эквивалент отражает вибрацию станка. Если величина вибрации станка больше заданной величины, тогда срабатывает дешифратор 22, который указаывает на необходимость повышения жесткости крепления станка. Далее делителем напряжения 10 компенсируют низкочастотную составляющую напряжения на выходе детектора 7 до получения нуля на счетчике 20. Затем ставят переключатель 14 в первое положение, после чего на второй вход компаратора 4 подается напряжение высокочастотной составляющей с выхода детектора 8. Делителем 13 компенсируют напряжение с выхода детектора 8,. при котором в счетчике 20 будут нулевые показания,, указывающие на исключение из измерений вибраций станка. При работе режущего инструмента низкочастотная и высокочастотная составляющие с выхода датчика соответствуют только вибрациям режущего инструмента. Отношение напряжений этих составляющих измеряется автоматически и выдается в цифровом коде. Переключатели 13 и 14 стоят в первом положении. Напряжение с выхода детектора 7 интегрируется до момента его равенства напряжению с выхода детектора 8: откуда tv т.е. пропорционален отношению На этот интервал времени t между стварт- и стоп-импульсами вводится триггер 16 и открывается ключ 19. Поэтому число импульсов, пришедших через ключ 19 с генератора импульсов 18 на счетчик 20 будет цифровым эквивалентом отношения напряжений регистрируемого блоком цифрового отсчета 21, по которому можно суг дить, в частности, о степени затуплёния режущего инструмента, его частичной поломки и т.д. Когда это отношение превзойдет определенное число, дешифратор 24 подает импульс на отключение станка.. Для перевода схемы в режим определения поломки режущего инструмента включается выключатель 25. По сигналам блока управления триггер 15 периодически переводит устройство из режима контроля измерений высокочасTOTHtdx вибраций в режим контроля холостого хода. Так как напряжение вибраций холостого хода скомпенсировано, то при поломке инструмента исчезает высокочастотная составляющая вибраций. Поэтому дешифратор 25 является схемой совпадения нулевых значений показаний счетчика 20. Основным преимуществом изобретения является повышение точности и надежности контроля состояния режущего инструмента. Оно дает возможность ликвидировать один из основных источ ников брака изделий машиностроения и уменьшает объем послеоперационного контроля. Формула изобретения Устройство активного контроля состояния режущего инструмента, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, интегратор, выход которого подключен к одно му из входов компаратора, два параллельных канала оценки величины напря жения, каждый из которых включает в себя фильтр, детектор и компаратор, отличающееся тем, что, с целью повьпления точности и надежности контроля, оно снабжено регулируемым источником напряжения смещения, двумя делителями напряжения, двухпоЗиционным ключом, двумя перекл чателями, двумя триггерами, блоком управления, генератором импульсов, ключом, счетчиком, блоком цифрового отсчета, тремя дешифраторами и выклю чателем, при этом источник напряжени смещения подключен через делители на пряжения к входам детекторов, два пе реключателя включены в первом положении - между выходом детекторов, входом интегратора и вторым входом компаратора, а во втором положении переключателей вход первого переключателя через двухпозиционный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу управления, подсоединен к входу источника напряжения смещения, вход второго переключателя во втором положении подключен к выходу первого детектора, а выход блока управления подсоединен к интегратору и установочному входу триггера, сбросовый вход которого подключен к выходу компаратора, а выход триггера подключен к одному из входов ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульс.ов, а выход ключа подсоединен к счетчику, связанному с блоком цифрового отсчета и двумя дешифраторами, выход блока управления через выключатель соединен со счетным входом дополнительного триггера, единичный и нулевой выходы которого подключены соответственно к первой и второй обмоткам первого переключателя, а дополнительный дешифратор соединен с выходом счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3548648, кл. 73-104, 1970 (прототип).