Устройство для контроля исправности обрабатывающего инструмента

(51) ЕТЕНИ АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ И ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1, Авторское свидетельство СССРИ 234827, кл. В 23 В 49/00, 1967,2. Авторское свидетельство СССРй 119507, кл. В 21 О 55/00, 1960(54)(57) УстРОйство для контРоляИСПРАВНОСТИ ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее ультразвуковойгенератор, первый выход которогосоединен с входом ультразвуковогоизлучателя, установленного в зонерасположения контролируемого инструмента, приемный усилитель, синхродетектор, первый выход которогоподключен к входу формирователя команд управления, и ультразвуковойприемник, установленный в зоне рас 1032465 А положения контролируемого инструмен" та, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности устройства, в него введен блок согласования, установленный в одном корпусе с ультра" звуковым приемником и выполненный из дифференцирующего элемента и последовательно соединенных ограничителя напряжения, усилителя тока, резонансного усилителя, частотного фильтра и преобразователя импедан" са, выход дифференцирующего элемента соединен с входом регулировки усиления резонансного усилителя, выход ультразвукового приемника подключен к входу ограничителя наЯ пряжения блока согласования, выход преобразователя импеданса которого соединен с входом приемного усилителя, выход которого подключен к первому входу синхродетектора, второй выход которого соединен с входом юа дифференцирующего элемента блока ) согласования, второй выход ультрааву- ( р кового генератора подключен к второму входу синхродетектора. 4 ьИзобретение относится к автомати"зации механической обработки деталейи может найти применение, например,на координатно-револьверных прессовых, хоподновысадочных сверлильныхавтоматах и т,п.Известно бесконтактное устройстводля контроля поломки сверл, содержащее датчик, выполненный в виде катушки индуктивности, в отверстие ко- Юторого проходит инструмент, гене"ратор, и исполнительный орган дляотключения подачи инструмента1 ,К недостаткам известных устройствотносится малый радиус их действия, 15вследствии чего они могут быть расположены только в непосредственнойблизости от инструмента, а примени"тельно к установке их на прессовыхавтоматах - на подвижных частях пресса.Кроме того, количество датчиковв этом случае должно быть равноколичеству инструментов в револьверной головке пресса - до 32 инструментов). Вследствие этого обеспече"ние передачи сигнала от датчика кцепям блока управления, устанавли"ваемого в электрошкаФу пресса, представляет значительную по своей труд- ЗОности задачу,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для автоматической защиты штампа, содержащее ультразвуковой 55 генератор, первый выход которого соединен с входом ультразвукового излучателя, установленного в зоне контролируемого инструмента, приемный усилитель, синхродетектор, первый выход которого подключен к входу Формирователя команд управления, и, ультразвуковой приемник, установленный в зоне расположения контролируемого элемента2 1.45Данное устройство имеет существенный недостаток - плохую помехозащищенность и низкую надежность контроля поломки инструмента, Обусловлено это тем, что уровень принято го ультразвуковым приемником отраженного от инструмента сигнала мал и зачастую ниже уровня электрических и шумовых помех, наводимых на входы устройства. Этот слабый сигнал с 55 ультразвукового приемника поступает на кабель длиной, как правило, не менее 15-20 м такова длина разводки кабеля от пресса до электрошкаФа управления) и вследствие его шунтирующего влияния ослабляется до нескольких раз в зависимости от соотношения волновых сопротивлений ультразвукового приемника и кабеля,Таким образом, поступающий на сигнальный вход синхродетектора уровень сигнала слишком мал и имеет низкое отношение сигнал/помеха, что приводит к ложным срабатываниям устройства. Вследствие низкого уровня сигнала на входе синхродетектора последний работает нечетко, ненадежно, с пропусками, что приводит к сбоям при контроле поломки инструмента.Кроме того, из-за близкого взаимного расположения излучателя и приемника в момент посылки зондиру" ющего импульса за счет прохождения его по элементам крепления излучателя и приемника на входе приемника появляется в виде помехи мощный акустический импульс,приводящий к ложным срабатываниямустройства. К ложным срабатываниямустройства приводит также и реверберационная помеха, вызванная тем,что по пути прохождения акустического зондирующего импульса возникают частичные отражения его от"масляного тумана", вводимого взону обработки металла, и от шероховатостей стенок акустическогоканала, высверленного в элементахревольверной головки, и, как следствие, появление этих сигналов навходе приемника,1Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и надежности устройст ва,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроляисправности обрабатывающего инструмента, содержащее ультразвуковой генератор первый выход которого соединен с входом ультразвукового излучателя, установленного в зоне расположения контролируемого инструмента, приемный усилитель, синхродетектор, первый выход которогоподключен к входу Формирователя команд управления, и ультразвуковой приемник, установленный в зоне расположения контролируемого инструмента, введен блок согласования, установленный в одном корпусе с ультра 1032165 415 20 25 30 35 40 45 50 55 звуковым приемником и выполненныйиэ дифференцирующего элемента и последовательно соединенных ограничителя напряжения, усилителя тока,резонансного усилителя, частотногофильтра и преобразователя импеданса, выход дифференцирующего элементасоединен с входом регулировки усиления резонансного усилителя, выходультразвукового приемника подключенк входу ограничителя напряжения блокасогласования, выход преобразователяимпеданса которого соединен с входом приемного усилителя, выход которого подключен к первому входусинхродетектора, второй выход кото;рого соединен с входом дифференци"рующего элемента блока согласования, второй выход ультразвукового генератора подключен к второму входусинхродетектора,На Фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на Фиг, 2структурная схема блока согласования,Устройство содержит ультразвуковой генератор 1, ультразвуковойизлучатель 2, ультразвуковой приемник 3, блок ч согласования, первыйрадиочастотный кабель 5 приемный1усилитель б, синхродетекторФормирователь 8 команд управления и второй радиочастотный кабель 9, Блоксогласования (Фиг, 2)содержит ограничитель 10 напряжения .усилитель 11тока, резонансный усилитель 12, дифФеренцирующий элемент 13, частотныйФильтр 1 ч и преобразователь 15 импеданса,1(роме того, на Фиг. 1 изображенконтролируемый инструмент 16,Генератор 1 (Фиг. 1) с блокомсинхронизации служит для возбуждения ультразвукового излучателя на егорезонансной частоте напряжением ввиде радиоимпульсов, выработки синхроимпульса для синхронизации работыизлучающего и приемного трактов устройства и своим сигнальным выходомс помощью второго радиочастотного .кабеля 9 подключен к входу ультразвукового излучателя 2. Ультразвуковойизлучатель 2 служит для преобразования электрического радиоимпульсавозбуждения в акустический зондирующий импульс и представляет собойзаключенный в корпус пьезоэлемент,Ультразвуковой приемник 3, предназначенный для приема отраженного отконтролируемого инструментаакусти"ческого импульса и преобразованияего в электрический, размещен рядомс излучателем и представляет собойзаключенный в корпус пьезоэлемент,Блок 1 согласования предназначен длясогласования волновых сопротивленийприемника и кабеля, повышения отношения сигнал/помеха приемного тракта и усиления принятого сигнала.Установленный на входе блока 1 согласования ограничитель 10 напряжения(Фиг. 2) предназначен для защитывходных цепей блока согласованияот перегрузки в момент посылки зондирующего импульса, Входное сопротивление усилителя 11 тока в несколькораэ превышает выходное сопротивлениеприемника на частоте сигнала, а выходное не превышает величины входногосопротивления биполярного транзистора, что обеспечивает согласование приемника с резонансным усилителем 12.Преобразователь 15 импеданса предназначен для согласования выхода резонансного усилителя с волновым со"противлением радиочастотного кабеляи собран на П-образных .С-контурах.Формирователь 8 команд управленияобеспечивает Формирование сигналауправления прессом, исполнительныеорганы управления которого подключе"ны к выходу формирователя 8,Устройство работает следующим образом,Электрический сигнал возбужденияультразвукового излучателя 2 в видеимпульса посылки длительностью 7частотой заполнения т и частотойповторения Г от генератора 1 поступает на пьезоэлемент излучателя2, преобразуется на нем в акустический тех же параметров зондирующий импульс и излучается в воздушную среду в направлении инструмента(Фиг. 1), Если инструмент исправлен(не отломана его рабочая часть), тозондирующий импульс, дойдя до инструмента, отражается от него и попадает на ультразвуковой приемник3. На пьезоэлементе приемника акустический импульс вновь преобразуется в электрический тех же параметров и поступает на усилитель 11 токаблока ч согласования.Одновременно с излучением в направлении инструмента частично акудифФеренцирующего элемента 13 осуществляется импульсом от синхродетектора 7,Усиленный и отФильтрованный резонансным усилителем 12 сигнал с достаточно хорошим отношением сигнал/помеха (не менее десяти) поступает далее через раэвязывающий частотный Фильтр 1 Й на преобразователь 15 импеданса, собранный на П"образных М"контурах, входное сопротивление которого на частоте сиг" нала равно выходному сопротивлению резонансного усилителя, а выходное- волновому сопротивлению первого радиочастотного кабеля 5, на который нагружен выход блока 1 согласования, С выхода кабеля сигнал поступает на приемный усилитель 6, где уси- ливается до уровня, пригодного для его дальнейшей обработки, затем на синхродетектор 7 и далее на Форми" рователь 8 команд управления, где на логических элементах преобразуется в стандартный разрешающий сигнал управления. С Формирователя 8 разрешающий сигнал подается на исполнительные органы управления прессом.В случае поломки инструмента на входе приемника отсутствует отраженный акустический сигнал и, как следствие, с Формирователя 8 на исполнительные органы управления поступает сигнал, разрешающий дальнейшую работу пресса.Параметры импульса посылки определяются из соотношений-, (Чрс Г сс/2 УУ, где М - состояние от излучателя(или приемника) до контро"лируемого инструмента,С - скорость звука в среде,Частота заполнения импульса является резонансной частотой обоихпьезоэлементов и выбирается из условий затухания ультразвуковых волнв данной среде.Применение изобретения практически исключает выход бракованной продукции за счет поломки инструмента,что и определяет экономический эФФект от использования устройства,В 1032465стический зондирующий импульс с. выхода излучателя через общие элементы крепления излучателя и приемника,минуя воздушную среду, поступаетнепосредственно на приемник, При ,5этом происходит перегрузка входныхкаскадов предварительного усилите"ля, поскольку этот импульс достаточно мощный, и что самое главное,действуя аналогично помехе, он вызывает ложное срабатывание приемного тракта, так как поступает на входприемника раньше отраженного от инструмента сигнала и дает ложную информацию о его состоянии, т,е. пока" 15зывает отсутствие поломки инструмента, в то время как он может бытьи поломан; Поэтому на входе усилите"ля 11 тока включен ограничитель 10напряжения, собранный на антипараллельных диодах, имеющий малое входное сопротивление при воздействииНа него мощной помехи и шунтирующийтем самым вход предварительного усМлителя. На малых уровнях входного 25сигнала сопротивление ограничителязначительно превышает входное сопро"тивление усилителя тока, например,выполненного на истоковом повторителе,.и не оказывает влияние на про" 30хождение сигнала.С усилителя 11 тока инФормирующий о состоянии инструмента сигналпоступает на резонансный усилитель12, на вход которого одновременно сокончанием импульса посылки с диФФеренцирующего элемента 13 для управления коэФФициентом усиления усилителя поступает запирающее напря"жение, закон изменения уровня которого полностью повторяет закон изменения уровня реверберационной помехи,т,е, спад по экспоненциальному зако"ну от максимального значения в мо"мент окончания импульса до нуля.соответственно коэФФициент усиле"ния резонансного усилителя 12 при. этом изменяется от нулевого значения в начале действия реверберацион;кои помехи, когда ее уровень максимальный, до своего номинальногозначения, нарастая также по экспо"ненциальиому закону и компенсируятем самым действия помехи, Запуск