Устройство для контроля пружин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 09332 А 1 1)5 601 3 1/04 Е ОЛИСА РЕТЕНИ ЕЛЬС машиностроиое обьединео ССС1986. ТРОЛЯ П электромагниттановленный на вует на пружину ключенноивходам опняя опора ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Кировское электротельное производственнние им. Лепсе(57) Устройство содержит; 1ный преобразователь (1), усштоке (4), который воздейст Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля характеристики пружин в диапазоне их рабочих деформаций.Цель изобретения - повышение эффективности устройства за счет возможности контроля характеристик пружин во всем диапазоне.На фиг. 1 изображена структурная схе-. ма устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы; на фиг, 3 - блок допускового контроля.Устройство для контроля пружин содержит электромагнитный преобразователь 1, включающий соленоид 2 большой длины и постоянный магнит 3, который установлен на штоке 4, установленном с возможностью воздействия на контролируемую пружину 5, помещаемую в позицию контроля с опорой 6. На другом (верхнем) вылете штока 4 закреплен небольшой постоянный магнит 7 датчика 8 скорости штока, Магнит 7 размещен внутри катушки 9 индуктивности, под(5), закрепленную в опоре (6), Другой конец штока (4) связан с постоянным магнитом (7) датчика 8 скорости штока, 1 регулятор скорости (12), 1 усилитель тока (15), 1 задатчик скорости (22), блок смешения уровня (28), 1 пусковой триггер (21), 1 блок допускового контроля (20), 1 детектор (30) положительного, сигнала, 1 элемент И (31), 1 элемент задержки (33), 1 инвертор, 1 счетчик (33), 1 компаратор (38) максимальных кодов, 1 компаратор(40) минимальных кодов, 1 дешифратор (41), кода предельного усилия, 8 - 12 - 13 - 1, 1-15 - 28 - 29 - 41 - 21 - 22 - 12, 1 - 15- 28 - 30-31 - 32 - ЗЗ, ЗЗ - 38-20 - 32 - 40 - 20, 21 - 35 - 31 - 20, 3 ил. прямому и инвертирующему ционного усилителя 10, Верх- служит рля ограничения перемещения штока 4 вверх.В ыход операционного усилителя 10 датчика скорости 8 соединен с входом отрицательной обратной связи регулятора скорости 12, выход которого через усилитель тока 13 связан с первым выходом соленоида 2, другой вывод которого через шунт 14 датчика тока 15 связан с общей шиной 16 устройства. Потенциальные выводы шунта 14 подключены к входам операционного усилителя 17 датчика тока 15.Пусковая шина 18 устройства соединена с входом 19 сброса блока 20 допускового контроля и с установочным входом пускового триггера 21, прямой выход которого через задатчик 22 скорости связан с управляющим входом регулятора скорости 12. Задатчик скорости 22 включает мультиплексор 23, задатчик рабочей скорости 24 и задатчик скорости возврата 25.Выход операционного усилителя 17 датчика тока 15 подключен к входу сумматора 26, входящего вместе с источником 27 опорного напряжения в блок смещения уровня 28. Выход его соединен с входом преобразователя 29 напряжение - код и с входом детектора 30 положительного сигнала, выход которого через элемент И 31 и инвертор 32 связан со входом сброса счетчика 33, Выход элемента И 31 подключен также к разрешающему входу 34 блока 20 допускового контроля, Другой вход элемента И через элемент задержки 35 связан с прямым выходом пускового триггера 21.Инкрементирующий вход счетчика 33 подключен к выходу генератора 36, а кодовый выход счетчика 33 через задатчик максимальных кодов 37 связан с опорным входом компаратора 38 максимальных кодов, а через задатчик минимальных кодов 39 связан с опорным входом компаратора 40 минимальных кодов, Другие входы компараторов 38 и 40 соединены с выходом преобразователя 29 напряжение-код и со входом дешифратора 41 кода предельного усилия, выход которого подключен к входу сброса пускового триггера 21, Этот триггер имеет так хе вход для сброса в исходное положение (не показан), Выходы компараторов 38 и 40 соединены с информационными входами 42 и 43 блока 20 допускового контроля.Блок 20 допускового контроля содержит (фиг. 3) три элемента И 44 - 46, два триггера 47 и 48 и три индикатора 49 - 51,Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии пусковой триггер 21 находится в нулевом состоянии, Потенциал низкого уровня с его прямого входа через элемент задержки 35 и элемент И 34 поступает на разрешающий вход 34 блока 20 допускового контроля, где через элементы И 44 и 45 запрещает прохождение сигналов на установочные входы триггеров 47 и 48.Одновременно низкий потенциал с прямого выхода пускового триггера 21 посредством мультиплексора 23 подключает отрицательный потенциал с выхода задатчика скорости возврата 25 к управляющему входу регулятора скорости 12. Последний вырабатывает отрицательный потенциал, который через усилитель тока 13 создает ток через соленоид 2 электромагнитного преобразователя 1. Под действием этого тока создается магнитный поток, перемещающий силовой постоянный магнит 3 со штоком 4 вверх, При этом постоянный магнит 7 датчика скорости 8 наводит в катушке индуктивности 9 ЭДС, пропорциональную скоростидвижения, Эта ЭДС преобразуется опера, ционным усилителем 10 в напряжение сигнала отрицательной обработкой связи5 регулятора скорости 12. При достиженииверхней опоры 11 шток 4 останавливается иудерживается в этом положении,После установки очередной пружины 5в позиции контроля на нижнюю опору 6 по10 шине 18 поступает пусковой импульс (момент времени Т 1 на фиг, 2), устанавливающий пусковой триггер 21 в единичноесостояние. Высокий потенциал с его прямого выхода посредством мультиплексора 2315 подключает положительный сигнал, пропорциональный рабочей скорости штока, свыхода задатчика рабочей скорости 24 к управляющему входу регулятора скорости 12.Последний через усилитель 13 создает ток,20 необходимый для движения постоянногомагнита 3 со штоком 4 вниз со стабильнойрабочей скоростью, Пока шток 4 не касаетсяпружины 5, он под действием веса опускается вниз. При этом, пока скорость не дости 25 гает. величины рабочей скорости,положительный ток через электромагнитный преобразователь 2 создает значительное усилие, ускоряющее движение штока 4в начальный момент, По мере увеличения30 скорости движения штока 4 возрастаетЭДС, наводимая магнитом 7 в катушке 9,возрастает и сигнал обратной связи, поступающий с операционного усилителя 10 нарегулятор скорости 12. Ток через прегбра 35 зователь сначала уменьшается, затем меняет знак и устанавливается на уровне,необходимом для поддержания заданнойскорости.В момент времени Т 2 элемент задержки40 35 разрешает прохождение сигналов с детектора 30 положительного сигнала. Однаковеличина напряжения источника 27 в блокесмещения уровня 28 такова, что в установившемся состоянии движения штока 4 вы 45 ходной сигнал датчика тока 15 смещаетсяблоком 28 в положительном направлении,но остается отрицательным. Поэтому низкий потенциал с выхода детектора 30 черезэлемент И 31 запрещает работу блока допу 50 скового контроля 20, а также через инвертор32 удерживает в нулевом состоянии счетчик33.При касании штоком 4 контролируемойпружины 5 последняя начинает противодей 55 стовать штоку 4, поэтому отрицательный токуменьшается (момент времени ТЗ), а сигнална выходе блока 28 смещения уровня становится положительным. Выходной сигнал детектора 30 положительного сигнала принимает значение логической единицы.5 10 15 2025 30 35 50 55 Нулевой сигнал с выхода инвертора 32 прекращает сброс счетчика ЗЗ. который начинает инкрементироваться импульсами с генератора 36. Поскольку скорость движения штока 4 стабильна, то начиная с момента времени ТЗ, приращения счетчика 33 пропорциональны величине деформации пружины 5. Код величины деформации с выхода счетчика 33 поступает на задатчики 37 и 39, представляющие из себя постоянные запоминающие устройства, В задатчике максимальных кодов 37 для каждого значения входного кода, пропорционального деформации пружины, хранится величина максимально допустимого для данной деформации усилия. Код этого максимально допустимого усилия при соответствующей деформации гоступает на опорный вход компаратора 38 максимальных кодов. Задатчик минимальных кодов 39 при тех же значениях деформации пружины выдает код минимально допустимых усилий на опорный вход компаратора 40 минимальных кодов,На другие входы компараторов 38 и 40 при каждом значении деформации поступает код фактического усилия при данной деформации, Усилие измеряется посредством датчика тока 15, Действительно величина тока через электромагнитный преобразователь 1 пропорциональна величине усилия, если в диапазоне перемещений магнита 3 магнитное поле имеет одинаковую форму, Для этого соленоид 2 имеет большую длину, а магнит 3 разотает в средней его части, Пропорциональный усилию ток преобразуется датчиком тока 15 в пропорциональное усилию напряжение. Однако это напряжение пропорционально усилию за вычетом веса штока 4 с магнитами 3 и 7. Для приведения напряжения в соответствие с усилием пружины в блоке 28 смещения уровня к измеряемому напряжению прибавляется на-. пряжение, пропорциональное весу штока 3, 4, 7, Поэтому напряжение на выходе блока смещения уровня 28 пропорционально фактическому усилию пружины при данной деформации, Это напряжение преобразователем 29 преобразуется в код, пропорциональный фактическому усилию при данной деформации пружины, Этот код в компараторах 38 и 40 сравнивается с граничными значениями.Если код фактического усилия для каждого значения деформации находится в границах между соответствующими данной деформации кодами максимального и минимального усилий, то сигналы на выходах компараторов 38 и 40 имеют низкий уровень и триггеры 47 и 48 в блоке допускового контроля 20 остаются в нулевом состоянии. Если код фактического усилия хотя бы для одного из значений деформации пружины превышает соответствующий максимальный код из задатчика 37, то высокий потенциал с выхода компаратора 38 через вход 42 блока допускового контроля 20 и элемент И 44 устанавливает триггер 47 в единичное состояние. При этом немедленно включается индикатор брака 49, свидетельствующий об отклонении усилия в большую сторону. Если же фактическое усилие хотя бы для одного из значений деформации пружины меньшь соответствующего минимального кода из задатчика 39, то высокий потенциал с выхода компаратора 40 в блоке 20 допускового контроля через вход 43 и элемент И 45 устанавливает в единичное состояние триггер 48, включающий индикатор брака 51, свидетельствующий об отклонении усилия в меньшую сторону.Воздействие на пружину и контроль усилий для каждого значения ее деформации осуществляется до тех пор, пока дешифратор 41 кода предельного усилия не сбросит пусковой триггер 21, С этого момента (Т 4) элементы И 31, 44, 45 закрыты и изменение состояния триггеров 47 и 48 невозможно. Если до этого момента фактическое усилие для каждого значениядеформации было в границах между допустимыми значениями, то триггеры 47 и 48 остаются в нулевом состоянии. Нулевой сигнал, поступающий через вход 34 блока 20 допускового контроля разрешает прохождение сигналов через элемент И 46 (разрешающий вход имеет инверсию). Поэтому элемент И 46 включает индикатор 50 свидетельствующий о годности пружины,Если же хотя бы один раз за период контроля от ТЗ до Т 4 фактическое усилие выходило за допустимые границы хотя бы для одного из значений деформации пружины и был установлен хотя бы один из триггеров 47 и 48, то сразу включаетсясоответствующий индикатор брака 49или/и/ 51, но индикатор годности 50 невкл ючается,Одновременно с закрытием элемента И31 в момент обремени Т 4 пусковой триггер 21 переключает задатчик скорости 22, обеспечивающий вывод штока 4 в исходное верхнее положение,Формула изобретенияУстройство для контроля пружин, содержащее опору для установки контролируемой пружины, электромагнитный преобразователь с обмоткой и штоком, установленным с возможностью взаимодействия с контролируемой пружиной, усилитель тока и датчик тока, последовательно соединенные с обмоткой электромагнитного преобразователя, генератор, элемент задержки и блок допускового контроля с 5 разрешающим и информационным входами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения возможности контроля характеристик пружин во всем диапазоне, оно снабжено 10 датчиком скорости, связанным со штоком электромагнитного преобразователя, регулятором скорости, выход которого подключен к усилителю тока, а вход. отрицательной обратной связи - к датчику скорости, задат чиком скорости, выход которого связан с входом управления регулятора скорости, пусковым триггером, прямой выход которого подключен к входу задатчика скорости, элементом И, выход которого подключен к 20 разрешающему входу блока допускового контроля, его первый вход непосредственно соединен с прямым выходом пускового триггера, а второй вход связан с ним через элемент задержки, инвертором, вход кото рого связан с выходом элемента И, счетчиком, инкрементирующий вход которого подключен к генератору, а вход сброса связан с выходом инвертора, задатчиками мак Уп симальных и минимальных кодов, входы ко. тсрых связаны с кодовым выходом счетчика, компараторами максимальных и минимальных кодов, блоком смещения уровня, вход которого подключен к датчику тока., детектором положительного сигнала, вход которого подключен к выходу блока смещения уровня, а выход - к третьему входу элемента И, преобразователем напряжение - код. вход которого подключен к выходу блока смещения уровня, а выход - к первым входам соответственно компарагоров максимальных и минимальных кодов, дешифратором кода предельного усилия, вход которого связан с выходом преобразователя напряжение - код, а выход - с входом Сброса пускового триггера, при этом блок допускового контроля снабжен вторым информационным входом и входом сброса, связанным с входом установки пускового триггера, выход задатчика максимальных кодов соединен с вторым входом компаратора максимальных кодов, выход эадатцика минимальных кодов соединен с вторым входом компаратора минимальных кодов, а выходы компараторов максимальных и минимальных кодов связаны с соответствующими информационными входами блока допускового контроля.. Составитель М,КисляковРедактор В.Тычына Техред М.Моргентал Корректор М ксимиши Заказ 1281 Тираж Подписное , ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 Произво Я Ь Ь 5 22 фО М 4 венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101