Система путевого контроля линейного перемещения рабочего органа

Дата опублнковання описания 10,05.80(72) АвторизобретенияФ Р. Л, Немировский Одесское специальное конструкторское бюро прецизионных станков(54) СИСТЕМА ПУТЕВОГО КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНАника 1 Я. Изобретение относится к автоматикеи контрольно-измерительной технике иможет быть применено для путевогоконтроля линейно перемещающихся элементов станков и приборов, а также дляизмерения длин,5Известны системы путевого контролялинейного перемещения рабочего органа,содержащие линейный индукционный датчик с винтовым сердечником, кинемати 1 Очески связанным с приводом, и круговойдатчик угла вращения винтоього сердечИзвестные системы обладают большим быстродействием, так как используют для путевого контроля непосредственно сигналы, вырабатываемые обоими датчиками. Однако вырабатываемый индукционным датчиком сигнал в значительной ст гО пени зависит от колебаний величины питающего напряжения, точности иэготовпения профиля резьбы головки и ее сборки. Стабилизация напряжения питания дат чика усложняет конструкцию, а получение точного профиля резьбы головки связано с преодолением технологических трудностей, обусловленных необходимостью абразивной обработки. мягкого и вязкого материала ее элементов, Поэтому точность профиля резьбы головки сравнительно невелика, а величина погрешностей системы при измерении перемещения рабочего органа достигает существенного значения, Вследствие этого упомянутая система не может быть использована в прецизионных станках и приборах,,Пля получения более высокой точности измерения используются системы путевого контроля, в которых индукционный датчик охвачен обратной связью по возникающему в нем сигналу рассогласования. Измерения с помощью этой системы производятся тогда когда величина напряжения на выходе индукционного датчика равна нулю, а точность измерения не зависит от колебаний питающего напряжения. Не влияют на точность измерения732122 3и погрешности профиля резьбы головкииндукционного датчика.Наиболее близкой к предлагаемой потехнической сущности является системапутевого контроля, содержащая линейныйиндукционный датчик измерительная головка которого укреплена на рабочеморгане и подключена к блоку согласования, а винтовой сердечник установленв подпружиненной осевой и жесткой радиальной опорах и кинематически соединен с винтом привода рабочего органаи с валом приводного электродвигателя,подключенного через блок управления иарифметический блок к датчику угла поворота, ротор которого соединен с винтовым сердечником 2,Из-за наличия зазоров в кинематической цени, связывающей серводвнгательс винтовым сердечником, вся обратнаясвязь не обладает необходимой чувствительностью, а следовательно, и быстрсьдействием. В результате этогопри сравнительно большой скорости движения,например при холостых перемещенияхрабочего органа машины или при работена высоких подачахне может бытьосуществлено точное слежение винтовымсердечником движения измерительнойголовки, закрепленной на рабочем органе, Поэтому точность путевого контроляснижена, Для получения необходимойточности познцйонйрования рабочего орга 2на с использованием такой системы путевого контроля при его подходе ,к заданной позиции на сравнительно большомучастке пути скорость его движенияснижают. Это существенно увеличиваетвремя позиционирования, а следовательно, и производительность машиныЦель изобретения - повышение быстрдействия и точности работы системы,Указанная цель достигается тем, чтосистема путевого контроля линейногоперемещения рабочего органа содержитдополнительную пружину, электромагнит,обмотка которого подключена к выходублока согласования, и два опорных кольца с треугольными пазами на сопряженных торцах, в которых уложены корректирующие шарики, одно из опорных колецжестко закреплено на осевой опоре, адругое установлено на оси винтовогосердечника и с помощью поводка и вилок кинематически соединено с кор 1 тсом датчика угла поворота, с сердечником электромагнита и с дополнительной пружиной, свободный конец которойбоединен с корпусом системы. 4На чертеже схематически изображенвариант исполнения предлагаемой .системы.Рабочий орган 1 снабжен приводом линейного перемещения, который содержитвинт 2, жестко связанный с приводным 5электродвигателем 3. На рабочем органе1 закреплена измерительная головка 4линейного индукционного датчика. Винтовой сердечник 5 этого датчика установлен в радиальной опоре 6 и осевой опоре 7, которые закреплены на неподвижнойчасти машины. С помощью цилиндрических зубчатых колес 8 сердечник 5 кинематически соединен с винтом 2, На осевой опоре 7 соосно с сердечником 5установлены опорные кольца 9 и 10, насопряженных торцах в которых выполнень 1радиально треугольные пазы 11 и 12 ив них, касаясь середины боковой поверхо ности, уложены корректирующие шарики13, Через подшипник 14 сердечник 5прижат к опорному кольцу 10. Прижимосуществляется под действием пружины15, установленной на сердечнике 5 по 25 другую сторону опоры 7, Пружина 15одним концом через подшипник 16 упирается в опору" 7, а другим - в буртсердечника 5. Датчик 17 угла поворотаустановлен соосно с сердечником 5, а зО его ротор 18 жестко соединен с последним. Корпус датчика 17 с помощью поводка 19 и вилки 20 связан с кольцом 10,Датчик 17 электрически связан сарифметическим блоком 21, к которому з 5 через блок 22 управления подключенприводной электродвигатель 3. Измерительная головка 4 индукционного датчика электрически связана через блок 23согласования с обмоткой электромагнита 40 24, шарнирно соединенного с поводком19, который шарнирно связан с дополнительной пружиной 25, другой конец которой закреплен на корпусе системы.Перемещение рабочего органа 1 осуществляется винтом 2, приводимым вовращение электродвигателем 3. Одновременно через зубчатые колеса 8 вращение передается винтовому сердечнику5, Это обеспечивает примерно одинаковый воздушный зазор между витками резьбысердечника 5 и головки 4, в результатечего напряжение на выходе головки 4равно нулю, При этом связанный с головкой 4 блок 23 согласования удерживает 55 якорь электромагнита 24 в среднем положенин, который в свою очередь с помощьюповодка 19 удерживает кольцо 10 так,что корректирующие шарики 13 касаются приблизительно середины наклонных122 6водит к появлению в датчике 17 суммарного сигнала, пропорционального линейному перемещению головки 4, которое тождественно линейному перемещению рабочего органа 1В цепи обратной связи индукционного датчика отсутствуют зазоры, что значительно повышает чувствительность этой цепи, а следовательно, и ее быстродействие. Повышению быстродействия обратной связи способствует также применение в качестве исполнительного органа на выходе цепи электромагнита взамен серводвигателя, имеющего более высокую инерционность. Это позволяет значительно сократить время переходных процессов. Более высокое быстродействие цепи обратной связи, охватывающей индукционный датчик повышает быстродействие всей системы путевого контроля, так как датчик является элементом системы..5 73. поверхностей пазов 11 и 12, Одновре= менно с помощью вилки 20 удерживается в среднем положении корпус датчика 17, ротор 18 которого синхронно вращается с винтовым сердечником 5. Возникающий в датчике 17 сигнал пропорционален углу поворота сердечника 5. Так как величина угла его поворота при одинаковом воздушном зазоре между витками его резьбы и резьбы головки 4 соответ ствует величине линейного перемещения рабочего органа 1, сигнал, вырабатываемый датчиком 17, является информацией .6 б этой величине и передается в арифметический блок 21, который через блок 22 15 управляет частотой вращения электродвигателя 3.В случае, когда при движении рабочего органа 1 в индукционном датчике изменяется величина воздушного зазора 20 между витками резьбы головки 4 и сердечника 5, например, вследствие неточности в шаге винта 2 или из-за кинематических погрешностей колес 8, в измерительной головке 4 возникает напряжение, Полярность этого напряжения за-. висит от того, опережает или отстает головка 4 от витков резьбы сердечника 5. Величина напряжения пропорциональна степени изменения воздушного зазора. С помощью блока 23 согласования это напряжение выводит якорь электромагнита 24 из среднего положения, который через поводок 19 поворачивает опорное кольцо 10. При этом корректирующие шарики 13 перекатываются по наклонным боковым плоскостям пазов 11 и 12, расстояние между опорными кольцами 9 и 10 изменяется, и сердечник 5 перемещается вдоль своей оси так, что между витками его резьбы и резьбы головки 4 устанавливается воздушный зазор прежней величины, а величина напряжения в измерительной головке 4 уменьшается до нуля, Таким образом, напряжение на выходе индукционного датчика постоянно поддерживается равным нулю и обеспечивает при движении головки 4 поддержание постоянного зазора между витками его резьбы и резьбы сердечника 5.В результате этого сердечник 5 постоянно следит за фактическим перемещением головки 4. Одновременно поводок 19 поворачивает с помощью вилки 20 корпус датчика 17. Вращение корпуса вызывает в датчике 17 сигнал, пропорциональный перемещению сердечнйка 5 вдоль его оси, а одновременное вращение якоря 18 при Благодаря повышению чувствительности цепи обратной связи повышается также точность измерения величины перемещения рабочего органа во время его движения, т.е. точность путевого контроля, что позволяет, в свою очередь, например при использовании системы на стан ках типа "обрабатывающий центр", производи"ь точные фрезерные работы, а с дру гой - сократить время позиционирования, т,е. поднять производительность станка. Ф ор мула изобретения Система путевого контроля линейного перемещении рабочего органа, содержащая линейный индукционный датчик, измерительная головка которого укреплена на рабочем органе и подключена к блоку согласования, а винтовой сердечник установлен в подпружиненной осевой и жесткой радиальной опорах и кинематически соединен с винтом привода рабочего органа и с валом приводного электродвигателя, подключенного через блок управления и арифметический блок к датчику угла поворота, ротор которого соединен с винтовым сердечником, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы системы, она содержит дополнительную пружину, электромагнит, обмотка которого подключена к выходу блока согласования, и два опорных кольца с732122 Составитель Т. Жовноя Техред М. Кузьма Корректор, М, Шаро аков иал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,7треугольными пазами на сопряженных торцах, в которых уложены корректирующие шарики одно из опорных колец жестко закреплено на осевой опоре, а другое установлено на оси винтового сердечника и с помощью поводка и вилок кинематически соединено с корпусом датчика угла поворота, с сердечником электромагнита и с дополнительной пружиной,1526/1 Тираж 11 цНИИПИ Го ударст енинопо делам изобретений 113035, Москва, Ж 35 8 свободный конец которой соединен с корпусом системы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ио 481760, кл, 6 05 В 19/02, 1971,2. Авторское свидетельство СССР Мо 295016, кл, 605 В 13/02, 19690 Подписноекомитета СССРи открытийРаушская набд 4/5