Устройство контроля положения инструментальной головки

(23) Припрнтетдо делам изобретений и открытий(531 УЛК 621. ,95 2(088,8) Дата опубликования описания 16,08.80(72) Автор изобретения Р, Н, Кулагин Волгоградский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ГОЛОВКИ1Изобретение относится к технологиимашиностроения и может бьггь использовано для контроля положения инсгрумента при обработке внутренней поверх-.ности изделий большой протяженности наспециализированных горизонтально-рас-точных станках,Известно устройство контроля положения инструментальной головки при обработке внутренних поверхностей изделийбольшой протяженности, содержащее дат 10чик положения, закрепленный в головке,и жестко установленный на станине оптико-электронный анализатор, сориентированный по оси станка и состоящий из15объектива, щелевой диафрагмы, фотоприемника с усилителем фототока и блока двойного синхронного детектирования, соединенного одним управляющим входом с датчиком синхроимпульсов вращения изделия (1)Недостатком такого устройства является наличие механических вращающихсяс высокой скоростью элементов в датчи 2ке положения, что сокрзшает срок службы устройства и уменьшает его надежность,Быстродействие извесгного устройсява ограничено малой частотой модуляциисигнала, определяемой скоростью привода вращения полудиска датчика, Например, для высокооборотных микроэлектродвигателей серии ДИД-ТВ максимальнаяскорость не превышает 18000 об/мин,что соответствует частоте модуляции невыше 300 Гц.Белью изобретения является повышение надежности, быстродействия и расширение диапазона измерения,Эта цель достигается устройством,которое снабжено генератором противофаз.ных прямоугольных напряжений, Датчикположения выполнен в виду двух излучателей. с прямоугольными излучающимиповерхностями; линия раздела которыхпараллельна шелевой диафрагме, причемвыходы генератора соединены с излучателями а один из выходов генератора74047в свою очередь соединен со вторым управляющим входом блока двойного синхронного детектирования,На фиг, 1 представлена схема предлагаемого устройства на фиг 2 - временные диаграммы сигналов на выходефотоприемника при разном положениицентра проекции датчика положения нащелевую диафрагму: совпадающем с оптической осью - 2 а, смещенном выше оптической оси - 2 б, смещенным ниже оптической оси - 2 в, при круговом колебании вокруг оптической оси - 2 г, .Инструментальная головка 1 установлена на одном конце штанги 2 и сопряжена нри помощи направляющих планок3 с обрабатываемой поверхностью иэделия 4, закрепленного в вертлюге 5 станка,На внуубиением торце головки 1 эакреп лен датчик положения, состоящий из двухизлучателей 6 и 7, имевщих прямоугольную излучающую поверхность и выполненных, например, на свеуэдиодах илннеоновых лампах. Для повышения чувствительности устройства каждый излучатель может быть выполнен иэ группысоединенных последовательно арсенидгаллиевых светодиодов с общим матсвым стеклом, Излучатели 6 и 7 присоединены к выходам генератора 8 проти-вофазных прямоугольных напряжений (ППН),например мульгивибратору,Линия раздела 9 излучателей 6 и 7 параллельна горизонтальной щелевой диафрагме 10, жестко установленной в рабочей каретке 11 станка против открытого конца штанги 2, Диафрагма 10 расположена в плоскости иэображения обьектива 12, оптическая ось которого совпадает с осьуо станка. За диафрагмой 10 установлен фотоцриемник 13, соединенный с усилителем фототока (УФТ) 14. В качестве фотоприемника может быть использован кремниевый фотодиод.Выход УФТ 14 подключен к сигналь ному вход блока двойного синхронного детектирования (ДСД) 15, предназначенного для одновременного выделения сигналов эксцентриситета и статического смешения инструментальной головки.Один иэ управляющих входов блока ЙСД 15 соединен через формирователь 16 с датчиком 17 синхроимпульсов вра-, 55 щения изделия (СВИ) якорь 18 которого закреплен на вертлюге 5 станка, Второй управляющий вход блока ДСД 15 ггри 7 фсоединен 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 головкой1 подается рабочей кареткой 11 поступательно вдоаь оси станка,При нормальной осевой растопке линияраздела 9 излучателей 6 и 7 находитсяна оптической оси анализатора и потокиизлучения, проходящие через диафрагму10 от каждого излучателя, одинаковы,Так как форма импульсов напряженияЧ и Ч питания излучателей прямоугольная, то суммарный ток )ф фотоприемника 13 представляет собой постояннуювеличину (фиг, 2 а),При статическом смешении головки 1с оси станка, вызванного, например, про-,гибом изделия 4, центр проекции датчика положения смещается с оптическойоси и частиплощади фотоприемника 13,поочередно облучаемые каждым излучателем 6 и 7, становятся неодинаковыми,в результате чего на выходе фотоприемника 13 появляется переменная составляющая фототока, осуществляя тем самыммодуляцупо сигнала без механическихвращающихся элементов, Амплитуда сигнала модуляции, благодаря прямоугольной форме излучателей, яропорпиональнасмещению СГ головки 1, а частота, равная частоте переключения излучателей6 и 7, может быть достаточно высокой(фиг, 2 б).Ширина щели диафрагмы соизмерима сразмером изображения излучателя, чтоувеличивает эффекти виость использования потока издучения датчика положенияи.расширяет диапазон измерения устройства,Изменение направления смещения головки 1 на обратное вызывает смену фазы сигнала на выходе фотоприемника 13 (фиг, 2 в)При наличии эксцентрисистета обрабатьуваемой поверхности изделия 4 инструментальная головка 1 начинает совервать плоскопараллельное круговое колеба ние вокруг оси станка. В этом случае иа выходе фотоприемника 13 появляется сигнал на частоте переключения излучателей, амплитуда которого будет, кроме того, меняться с частотой вращения изделия 4 пропорционально проекции74047на вертикальную ось вектора эксцентриситета (фиг, 2 г,),Сигнал фотоприемника 13 усиливаезся УФТ 14 и подается на сигнальныйвход блока ДСД 15 для дальнейшего егоанализа.Блок ДСД 15 управляется по двумвходам сигналами от генератора ППН 8и формирователя 16, на который посту-,пают синхроимпульсы с датчика СВИ 17, 10В формирователе 16 эти импульсы усиливаются и преобразуются в прямоугольные импульсы управления, длительностькоторых равна полупериоду вращения изделия 4,15На выходе блока ДСД 15 в результате двойного синхронного детектированияи интегрирования в наперед заданныхпределах. сигнала фототока выделяютсясоставляющие Еи Е вектора эксцентри26ситета в системе координат, вращающейся с изделием, и статического смещенияд резцовой головки в неподвижной системе координат.25формула изобретения%Устройство контроля положения инструментальной головки при обработке внутренних поверхностей изделий большой протяженности, содержащее датчик положения 7 бзакрепленный в головке, и жестко установленный на станине оптико-электронный анализатор, сориентированный пооси станка и состоящий из объектива,аленой диафрагмы, фотоприемника с усилителем фототока и блока двойного синхронного детектирования, соединенногоодним управляющим входом с датчикомсинхроимпульсов вращения изделия, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности, бистродейтствияи расширения его диапазона пзмеревия,устройство снабжено генератором противофазных прямоугольных ианряжений,датчик положения выполнен в виде двухизлучателей с прямоугольными излучающими поверхностями, линия раздела которых параллельна щелевой диафрагме,причем выходы генератора соединены сизлучателямиа один из выходов гейератора в свою очередь соединен со вторым управляющим входом блока двойногосинхронного детектирования,Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свйдетельство СССР М 500025, кл. В 23 Я 15704,.1974,. Ко 15 Тйраж 116 О ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб,д О х фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная,Фили Составитель В, ПлатоновРедактор Е, Зубиетова Техред Н. Ковалева КорреЗа