Устройство для коррекции дисбаланса коленчатого вала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 064 1 М 1 О НИЕ ИЗОБРЕТЕ ЛЬСТ У СВИ ВТОРС с вращением электро установочного вращ механизм 18 переме ботки коленчатого в с выхода логическог ступает на первый мента 2 И 41, на вх вочного вращения и 29 и 30, Высокий ур гера 30 через логиче дает команду привод тельного механизма между последним и о ностью сократится до ров, с выхода датчи на К-вход триггера уровень и установит ние, характеризующ на его выходе, кото элемент 2 ИЛИ 46 св привода 20 подачи ханизма 18, движен прекращается. 3 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Минское станкостроительное производственное объединение им. Октябрьской революции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ДИСБАЛАНСА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА (57) Изобретение относится к балансировочной технике, Цель изобретения - повышение производительности за счет одновременного выполнения операций установочного вращения и подачи исполнительного механизма в зоне обработки. Одновременно двигателя привода 11 ения исполнительный щается в зоне обраала. Высокий уровень о элемента 2 И 38 по- вход логического элеод привода 11 устанона Я-входы триггеров овень на выходе тригский элемент 2 ИЛИ 46 у 20 подачи исполни, когда расстояние брабатываемой поверхнескольких миллиметка 22 зоны обработки 30 поступит высокий его в нулевое состояееся низким уровнем эФ рый через логический язан с вторым входомисполнительного меие которого при этом С40 45 50 55 Изобретение относится к балансировочной технике, а именно к средствам автоматической балансировки коленчатых валов.Цель изобретения - повышение произВодительности за счет одновременного выполнения операций ориентации коленчатого вала и подвода исполнительного механизма к зоне обработки.На фиг. 1 изображена функциональная хема устройства для коррекции дисбаланса коленчатого вала; на фиг. 2 - векторая диаграмма, нанесенная на противовес коленчатого вала, где % - вектор началього дисбаланса в плоскости коррекции,и %., - его проекции на разрешенные аправления коррекции, углом а ограничейа зона коррекции в противовесе коленатого вала, углом р - запрещенная зона для коррекции дисбаланса; на фиг. 3 временная диаграмма работы устройства, на которой указана форма сигналов на выходах элементов устройства, номера элементов, обозначенные в левой части диаг 1 аммы, соответствуют номеру элемента на функциональной схеме устройства, приведенной на фиг. 1, где 1, - время начала цикла коррекции, 1 - время ориентирования на площадку, з - остановка двикения вниз сверлильной головки при входезону обработки, 4 - окончание ориенТирования на координату Х, начало сверления по координате Х, 1, - окончаниеверления по координате Х, 1;, - начало риентирования на координате У. 7 - остайовка движения вниз сверлильной головки йри входе в зону обработки (сверление по Координате у), 8 - начало сверления по Координате у, 9 - конец сверления по коОрдинате у. Устройство содержит блок 1 измерения, выполненный в виде двухканального измерителя 2, предназначенного для измере ния параметров дисбаланса в полярных координатах, соединенных с ним запоминающего блока 3 величины дисбаланса и запоминающего блока 4 угла дисбаланса, блок 5 отсчета, выполненный в виде аттенюатора 6, двух аналоговых ключей 7 и 8, первый вход первого из которых соединен с входом аттенюатора 6 и с выходом заломинающего блока 3 величины дисбаланса, а первый вход второго - с выходом аттенюатора 6, и схемы 9 совпадения, первый вход которой соединен с выходом аналоговых ключей 7 и 8, блок 10 коррекции, выполненный в виде привода 11 установочного вращения, кинематически соединенного с коленчатым валом 12, металлического диска 13 с прорезью, установленного на выходном валу привода 11, первого датчика 14 углового положения, второго 15 и третьего 16 датчиков углового положения, датчика 17 ориентации по координате исполнитель 5 10 15 20 25 30 35 ного механизма 18, датчика 19 отсчета перемещений, выход которого соединен с вторым входом схемы 9 совпадения, представляющей собой четвертый вход блока 5 отсчета, и привода 20 подачи исполнительного механизма, кинематически связанных с исполнительным механизмом 18, датчика 21 исходного положения, предназначенного для определения положения исполнительного механизма 18 при автоматической загрузке коленчатого вала 12, и датчика 22 зоны обработки, предназначенного для контроля положения исполнительного механизма 18 при обработке, блок 23 управления и блок 24 формирования команд, выполненный в виде логического элемента ЗИ 25, первый вход которого соединен с выходом датчика 17 ориентации по координате, а третий вход - с выходом блока 23 управления, пяти триггеров 26 - 30, первого, второго и третьего аналоговых управляемых ключей 31 - 33, инвертора 34, семи логических элементов 2 И 35 - 41, фазового де. тектора 42, первый вход которого соединен с выходом первого датчика 4 углового положения, выход - с вторым входом логического элемента ЗИ 25 и входом инвертора 34, а второй вход - с соединенными между собой выходами первого, второго и третьего аналоговых управляемых ключей 31 - 33, второй вход каждого из которых соединен с выходом первого 35, второго 36 и третьего 37 логических элементов 2 И, и четырех логических элементов 2 ИЛИ 43 - 46 первый вход первого из которых соединен с первым входом логического элемента ЗИ 25, второй вход - с выходом инвертора 34 и первым входом четвертого логического элемента 2 И 38, а выход - со счетным входом первого триггера 26, прямой выход которого соединен с первыми входами второго и третьего логических элементов 2 И 36 и 37 и вторым входом второго аналогового ключа 8, представляющего собой третий вход блока отсчета, а инверсный выход - с первыми входами первого и пятого логических элементов 2 И 35 и 39 и вторым входом первого аналогового ключа 7, представляющего собой вход блока 5 отсчета.Первый вход второго логического элемента 2 ИЛИ 44, соединен с выходом пятого логического элемента 2 И 39, второй вход - с выходом шестого логического элемента 2 И 40, а выход - с входом блока 23 управления, выходкоторого соединен с вторым входом первого логического элемента 2 И 35 и первым входом седьмого логического элемента 2 И 41.Ь-вход второго триггера 27 соединен с выходом схемы 9 совпадения, представляющим собой выход блока 5 отсчета, вторым входом пятого логического элемента 2 И 39, первым входом шестого логического элемента 2 И 40 и счетным входом третьего триггера 28.5 10 15 20 25 К-вход второго триггера 27 соединен с выходом датчика 21 исходного положения, а выход второго триггера 27 - с первым входом привода 20 подачи исполнительного механизма. Прямой выход третьего триггера 28 соединен с вторыми входами третьего и шестого логических элементов 2 И 37 и 40, а инверсный выход третьего триггера 28 - с вторым входом второго логического элемента 2 И 36. Первый вход первого аналогового управляемого ключа 31 соединен с выходом запоминающего блока 4 угла дисбаланса, представляющим собой второй выход блока 1 измерения, а выход четвертого логического элемента 2 И 38 - с вторым входом седьмого логического элемента 2 И 41, выход которого соединен с входом привода 11 установочного вращения.5-входы четвертого и пятого триггеров 29 и 30 соединены между собой и с выходом седьмого логического элемента 2 И 41,К-вход четвертого триггера 29 соединен с выходом схемы 9 совпадений, а выход - с первым входом третьего логического элемента 2 ИЛИ 45, второй вход которого соединен с выходом датчика 21 исходного положения, а выход - с вторым входом четвертого логического элемента 2 И 38.К-вход пятого триггера 30 соединен с выходом датчика 22 зоны обработки, а выход - с первым входом четвертого логического элемента 2 ИЛИ 46, второй вход которого соединен с выходом логического элемента ЗИ 25, а выход - с вторым входом привода 20 подачи исполнительного механизма 18, первые входы второго и третьего шаговых управляемых ключей 32 и 33 соединены, соответственно, с выходами второго и третьего датчиков 15 и 16 углового положения,Датчики 14 - 16 углового положения могут быть выполнены например, в виде сель- синов, роторы которых связаны с валом привода 11, установочного вращения. Исполнительный механизм 18 представляет собой любой металлообрабатывающий инструмент, например, сверлильную головку. В качестве первого триггера 26 можно использовать триггер Д-типа, второго и третьего - триггеры КЬ-типа, четвертого - триггер МЬ- типа и пятого - триггер К-типа. Устройство работает следующим образом.Параметры дисбаланса коленчатого вала 12, поступившего на коррекцию, измеряются двухканальным измерителем 2 и хранятся в запоминающих блоках 3 и 4 величины и угла дисбаланса. Запоминающий блок 3 величины дисбаланса может быть реализован с помощью аналогового запоминающего устройства с емкостной памятью, а запоминающий блок 4 угла - с помощью, например сельсина, работающего в режиме фазоврашателя, В противовесе коленца 30 35 40 45 50 55 того вала 12 имеется площадка, в которой запрещена коррекция дисбаланса, так как в случае попадания режущего инструмента например, сверла, в площадку, получаются большие ошибки при учете глубины сверления или поломка режущего инструмента. Предположим, что в запоминающем блоке 4 угла запомнен угол дисбаланса, который находится в зоне, ограниченной углом о, но не попадает в зону, ограниченную углом у . По команде от блока 23 управления на начало коррекции высокий уровень напряжения (логическая 1) поступает на вторые входы первого и седьмого логических элементов 2 И 35 и 41 и на третий вход логического элемента ЗИ 25, Триггеры 26 и 28 устанавливаются перед началом коррекции в начальное положение командой от блока 23 управления (эти связи не показаны). На инверсном выходе триггера 26 появляется высокий уровень, который поступает на второй вход первого логического элемента 2 И 35. Высокий уровень с выхода последнего включает аналоговый управляемый ключ 31, и на второй вход фазового детектора 42 поступает сигнал с выхода запоминающего блока 4 угла. В состав фазового детектора 42 входит пороговый элемент (не показан). В случае совпадения по фазе сигналов на обоих- входах фазового детектора 42 на его выходе формируется высокий уровень напряжения, а при несовпадении - низкий. При наличии на выходе фазового детектора 42 низкого уровня напряжения, на выходе инвертора 34 получают высокий уровень, который поступает на первый вход четвертого логического элемента 2 И 38. На втором входе последнего также имеется высокий уровень напряжения, так как исполнительный механизм 18 находится в исходном положении, а выход датчика 21 исходного положения через третий логический элемент 2 ИЛИ 45 соединен с вторым входом четвертого логического элемента 2 И 38.Высокий уровень с выхода четвертого логического элемента 2 И 38 поступает на первый вход седьмого логического элемента 2 И 41 и далее на вход привода 11 установочного вращения и на 5-входы четвертого и пятого триггеров 29 и 30, устанавливая их в единичное состояние. Высокий уровень на выходе триггера 30 через четвертый логический элемент 2 ИЛИ 46 дает команду приводу 20 подачи исполнительного механизма 18, представляющего собой, например гидроцилиндр с двумя золотниками для управления ходами Вниз, и Вверх на перемещение вниз сверлильной головки исполнительного механизма 18. Когда расстояние между сверлом и обрабатываемой поверхностью сокращается до нескольких миллиметров, с выхода датчика 2250 55 зоны обработки на триггера 30 поступает высокий уровень и устанавливает его в нулевое состояние, характеризующееся низким уровнем на выходе (триггер Й-типа).Низкий уровень напряжения через пятый логический элемент 2 ИЛИ 46 поступает на второй вход привода 20 подачи исполнительного механизма и останавливает движение сверлильной головки. Одновременно с перемещением вниз сверлильной головки исполнительного механизма 18 начинает вращаться электродвигатель привода 11 установочного вращения, приводя во вращение коленчатый вал 12, металлический диск 13 с прорезью и датчик 14 углового положения. Фаза сигнала на выходе датчика 14 углового положения начинает изменяться (сельсин работает в фазовращательном режиме) и при совпадении с фазой сигнала запоминающего блока 4 угла, на выходе фазового детектора 42 появляется высокий уровень напряжения, При 20 этом на выходе инвертора 34 появляется низкий уровень, который через четвертый и седьмой логические элементы 2 И 38 и 41 останавливает вращение выходного вала привода 11, а на выходе логического элемента ЗИ 25 - высокий уровень, который поступает на второй вход четвертого логического элемента 2 ИЛИ 46 и далее на второй вход привода 20 подачи исполнительного механизма. Сверлильная головка исполнительного механизма 18 продолжает перемещение вниз.На выходе датчика 19 отсчета переме щений, в качестве которого может быть применен вращающийся трансформатор со схемой линеаризации выходного напряжения от угла поворота, начинает нарастать напряжение, которое, поступая на второй вход схемы 9 совпадения, сравнивается по величине с опорным напряжением сигнала дисбаланса, поступающим с выхода запоминающего блока 3 величины дисбаланса через первый аналоговый ключ 40 7, открытый высоким уровнем с инверсного выхода триггера 26.При совпадении глубины сверления в противовесе коленчатого вала 12 с заданной в запоминающем блоке 3 величины дисбаланса схема 9 совпадения срабатывает. На ее выходе появляется высокий уровень, поступающий на Ь-вход триггера 27, высокий уровень на выходе которого дает команду приводу 20 подачи исполнительного механизма на движение головки вверх, и на второй вход пятого логического элемента 2 И 39. На первом входе последнего - высокий уровень с инверсного выхода триггера26. На выходе пятого логического элемента 2 И 39 появляется высокий уровень, который через второй логический элемент 2 ИЛИ 44 дает команду в блок 23 управления об окончании коррекции коленчатого вала 12. Если ориентация вала 12 до совмещения места коррекции с осью исполнительного механизма 18 заканчивается раньше, чем подвод сверлильной головки к зоне обработки, то остановки движения испол- тельного механизма 18 при входе в зону обработки не будет, так как высокий уровень напряжения с выхода логического элемента ЗИ 25 поступает на второй вход четвертого логического элемента 2 ИЛИ 46 и далее на второй вход привода 20 подачи исполнительного механизма 18,Если начальный дисбаланс коленчатого вала попадает в зону, запрещенную для коррекции (ограниченную углом р), то сверление отверстия по координате Х на определеннук блоком 1 измерения глубину приводит к ошибке, пропорциональной яп/. При угле р ) 5 это приводит к большому проценту бракованных коленчатых валов после балансировки. Замена одного сверления по координате Х двумя по обоим кординатам но на меньшую глубину (примерно 1/2% и зависит от угла р) приводит к ошибке, пропорциональной Мп /4, т. е. уменьшает ошибки при коррекции в 2 раза.Работа схемы при попадании % в зону, ограниченную утлом р, следующая.После ориентации коленчатого вала 12 по углу, соответствующему %., прорезь на металлическом диске 13 совпадает с датчиком 17 ориентации по координате, и на его выходе получают низкий уровень напряжения, который поступает на первый вход логического элемента ЗИ 25 и запрещает дальнейший подвод сверлильной головки, остановленной по команде датчика 22 зоны обработки,На выходе первого логического элемента 2 ИЛИ 43 при наличии на обоих входах низких уровней появляется низкий уровень напряжения, который устанавливает в единичное состояние триггер 26. Высокий уровень с прямого выхода последнего поступает на первые входы второго и третьего логических элементов 2 И 36 и 37 и включает второй аналоговый ключ 8, на входе которого аналоговый сигнал пропорционален %и %Н, (они равны между собой). При изменении фазы сигнала на входе фазового детектора 42 на его выходе появляется низкий уровень напряжения, а на первом входе четвертого логического элемента 2 И 38 - высокий уровень.Высокий уровень будет также и на,втором входе четвертого логического элемента 2 И 38, который связан. с выходом четвертого триггера 29 через третий логичес кий элемент 2 ИЛИ 45. С выхода четвертого логического элемента 2 И 38 высокий уровень напряжения поступает на первый вход седьмого логического элемента 2 И 41 и разрешает вращение электродвигателя привода 11. Фаза сигнала на выходе второго дат 1406456чика 15 углового положения соответствует координате Х, а третьего датчика 16 - координате у.При установке коленчатого вала 12 под координату Х на выходе фазового детектора 42 появляется высокий уровень, который останавливает вращение коленчатого вала 12 и разрешает ход вниз исполнительного механизма 18 (по аналогии с указанным). После окончания сверления отверстия по координате Х на глубину, соответствующую%-, и начала перемещения исполнительного механизма 18 вверх, отрицательный фронт импульса с выхода схемы 9 совпадения устанавливает триггер 28 в единицное состояние. Высокий уровень с прямого выхода последнего через третий логический элемент 2 И 37 включает аналоговый ключ 33. Низкий уровень с инверсного выхода триггера 28 отключает аналоговый управляемый ключ 32.Таким образом, к входу фазового детектора 42 вместо второго датчика 15 углового положения оказывается подключенным третий датчик 16 углового положения, и низкий уровень с выхода детектора 42 разрешает установочное вращение коленчатого вала 12 после возвращения исполнительного механизма 18 в исходное положение. По аналогии с указанным после окончания сверления по координате У на глубину Ю.у высокий уровень с выхода схемы 9 совпадения поступает на второй вход шестого логицеского элемента 2 И 40. с выхода которого через логический элемент 2 ИЛИ 44 он поступает в блок 23 управления и дает команду об окончании коррекции дисбаланса, попавшего в запрещенную для коррекции зону.Таким образом, за счет совмещения операций ориентации коленчатого вала и подвода исполнительного механизма к зоне обработки обеспечивается автоматизированный цикл коррекции дисбаланса, позволяющий сократить время коррекции и повысить производительность балансировки.формула изобретенияУстройство для коррекции дисбаланса коленчатого вала, содержащее блок измерения, соединенный с ним блок отсцета, блок коррекции, выполненный в виде привода установочного вращения, кинематически соединенного с коленчатым валом, металлического диска с прорезью, первого, второго и третьего датчиков углового положения, датчика ориентации по координате, исполнительного механизма, связанных с ним датчика отсчета перемещений, выход которого соединен с четвертым входом блока отсчета и привода подачи исполнительного механизма, датчика исходного положения, блок управления и блок формирования команд, выполненный в виде логического эле 5 10 15 20 25 30 35 40 4550 55 мента 3 И, первый вход которого соединен с выходом датчика ориентации по координате, а третий вход - с выходом блока управления, трех триггеров, первого, второго и третьего аналоговых управляемых ключей, инвертора, семи логических элементов 2 И, фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом первого датчика углового положения, выход - с вторым входом логического элемента ЗИ и входом инвертора, а второй вход - с соединенными между собой выходами первого, второго и третьего аналоговых управляемых ключей и двух логических элементов 2 ИЛИ, первый вход первого из которых соединен с первым входом логического элемента ЗИ, второй вход - с выходом инвертора и первым входом четвертого логического элемента 2 И, а выход - со счетным входом первого триггера, прямой выход которого соединен с первыми входами второго и третьего логических элементов 2 И и третьим входом блока отсчета, а инверсный выход - с первыми входами первого и пятого логических элементов 2 И и вторым входом блока отсчета, первый вход второго логического элемента 2 ИЛИ соединен с выходом пятого логического элемента 2 И, второй вход - с выходом шестого логического элемента 2 И, а выход - с входом блока управления, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента 2 И и первым входом седьмого логического элемента 2 И, 5-вход второго триггера соединен с выходом блока отсчета, вторым входом пятого логического элемента 2 И, первым входом шестого логического элемента 2 И и сцетным входом третьего триггера, К-вход второго триггера - с выходом датчика исходного положения а выход второго триггера - с первым входом привода подаци исполнительного механизма, прямой выход третьего триггера соединен с вторыми входами третьего и шестого логических элементов 2 И, а инверсный выход - с вторым входом второго логического элемента 2 И, выход четвертого логического элемента 2 И соединен с вторым входом седьмого логического элемента 2 И, выход которого соединен с входом привода установочного вращения, первые входы первого, второго и третьего аналоговых управляемых ключей соединены соответственно с вторым выходом блока измерения и выходами второго и третьего датчиков углового положения, а вторые входы - соответственно с выходами первого, второго, третьего логических элементов 2 И, отличающееся тем, цто, с целью повышения производительности за сцет совмещения операций ориентации коленчатого вала и под. вода исполнительного механизма к зоне обработки, оно снабжено датчиком зоны обработки, четвертым и пятым триггерами, 5-входы которых соединены между собой и1406456 10 четвертого и пятого триггеров, вторые входы - с выходами датчика исходного положения и логического элемента ЗИ, а выходы - с вторыми входами четвертого логического элемента 2 И и привода подачи исполнительного механизма,с выходом седьмого логического элемента 2 И, а й-входы - соответственно с выходами блока отсчета и датчика зоны обработки, и третьим и четвертым логическими элементами 2 ИЛИ, первые входы которых соединены соответственно с выходами У Фг ц ггСоставителТехред И. ВеТираж 847ого комитета СССРсква, Ж - 35, Раафическое предпри по де шская тие, г Редактор И. КасардаЗаказ 3184/38ВНИИПИ Государствен13035, МПроизводственно-полиг угловКлрректор М ШарошиПодписноеам изобретений и открытийнабд. 415Ужгород, ул. Проектная, 4