Устройство для автоматической балансировки роторов гироскопов

(М 9 1)5 601 С 25/О ОБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Московский авиационный технологический институт им, К, Э, Циолковско о72) В. М. Суминов, П, Н. Баранов,Г, М, Виноградов, С, Н. Абрамов, В. И. Опарин, Э. ф, Горелочкин, В. И. Святихини А, В. Евстигнеев53) 620,178(088,8)(56) Патент США В 3935746,кл, 6 01 М 1/22, 1976.Авторское свидетельство СССРМ 1055980, кл, 8 01 М 1/38, 1982,1649275 А 1 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРОВ ГИРОСКОПОВ(57) Изобретение относится к балансировочной технике гироскопических приборов. Цель изобретения - повышение точности и производительности балансировки, Зто достигается проведением балансировки гироскопов в автоматизированном режиме в три этапа, На первом этапе проводятся определение и коррекция динамического дисбаланса ротора гироскопа 7. По сигналам с двухканального блока 13 приведения ротора в нулевое положение и датчиков 10 опорного сигнала определяются ьели ина и положение динамиеского дисбаланса ротора Гироскопа 7, С помощью блока 22 синхронизации, управляемого от микроЭВМ 16 выСтавляется прорезь 20 модуляционного диска 19 в согласованное с динамическим дисбалансом положение, С помощью блока 23 синхронизации корректирующего лазера синхронизируется время включения лазера 4 и корректируется динамический дисбаланс эа счет испарения материала по краям ротора гироскопа. На втором этапе определяется и корректируется статический дисбаланс ротора гироскопа 7. Для этого создается Осевая вибрация е гироскопе и измерением сигналов В блоке 13 приведения ротора в нулевое положение определяются величина и положение статического дисбаланса ротора гироскопа. Затем с положением статического дисбаланса синхронизируются положение прорези 20 модуляционного. диска 19 и Время включения лазера, после чего проводится корректировка статического дисбаланса рстора Гироскопа. Затеи с положением статического дисбаланса синхрониэируются положение прорези 20 модуляционного диска 19 и время включения лазера, после чего проводит- сЯ корректировка статическОГО дисбаланса за счет испарения матерИала в середине ротора гироскопа 7. На третьем этапе определяется и корректируется осевой дисбаланс ротора гироскопа 7. Определение величины и места осевого дисбаланса проводится по сигналам коррекции блока 13 приведения ротора в нулевое положение при повороте корпуса гироскопа на 180" Вокруг Оси еГО собственнОГО вращениЯ. ПО- сле синхронизации прорези 2 О модуляционного диска 19 и времени вкл.очения лазера 4 по сигналам блока 15 управления кооректируется осевой дисбаланс испарением материала на одном иэ краев ротора гироскопа 7. 2 зп, ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к балансироВочной технике и может быть использовано для балансировки роторов гироскопов, в частности динамически настраиваемых гироскопов,Цельо изобретения является повышение точности и производительности балансировки,На Фиг, 1 изображено устройство для автоматической балансировки роторов гироскопов, общий вид; на фиг. 2 - управляющий синхронизатор фазы вращения модуляционного диска; на фиг. 3 - схема блока управления лазером.устройство для автоматической балансирОВки рОторов ГироскопОВ содержит Основание 1, закрепленный на нем еиброеоэбудитель 2 с вибростолом 3, корректирующий лазер 4, Фокусирующий Объектив 5, расположенный иа пути лазерного луча, установленное на еибростолв герметичное приспособление 6, в котором закреплен гироскоп 7, с возможностью поворота корпуса гироскопа вокруг. Оси его собственного Вращения и имеющее патрубок со сеетопропускающей пластиной 8 и блок 9 вакуумироеания, датчик 1 О опорного синала гироскопа, выход которого через управляющий фаэовращатель 11 связан с входом еибровоэбудитЕЛЯ 2, блок 12 питания гироскопа 7, последовательно соединенные двухканальный блок 13 приведения ротора е нулевое положение, блок 14 определения дисбаланса ротора, второй выход которОГО связан с блоком 15 упраВлениЯ микроЗВМ 16, аналого-цифровой преобразователь 17 и процессор 18 указанной мик рОЗВМ. У ВхОдящего в микроЗВ; 16 блока15 управления четвертый выход соединен с вторым входом блока 13 приведения оотора в нулевое положение, пятый - с вторым входом управляющего Фаэоврощателя 11 лес 1 б той и седьмой - с блоком поворота корпусагироскопа герметичного приспособления, десятый - с блоком 12 питания Гироскопа 7, одиннадцатый - с.блоком 9 еакууьмрования, двенадцагый - с первым кадом корректирующего л"зера 4, 15 Кроме ТОГО, В устройсгзе Для эвтиатиэированной балансировки роторов фокусируощий обьектив выполнен с еозмОжностдю перемещения В Вертикальном направлении и связан с блоками 8 и 9 20 выходами блока 15 управления и В него напути лазерного луча введен модуляционный диск 19 с прорезью 2 С, вращающийся от синхронного привода 21, управляемый блок 22 синхронизации модуляционного диска 25 .9 и бэ-кГ. 23 синхронизации корректищего лазера., причем первый, второй и третий входы управляеУОГО блока 22 синхронизации соединены с соответствующими выходами блока 15 управления, чет О вертый вход управляемого блокасинхронизации соединен с выходом 13 блока 15 управления пятый - с выходом датчика 10 опорного сигнала гироскопа, шестой -И и с четвеотым выходом управляемое о бло ка синхронизации, Второй выход блока сравнения, фиксирующий равенство фаз, соединен с вторым входом первого элемента И 31 и с третьим выходом управляемого блока синхронизации, Третий выход блока 50 сравнения (АВ) соединен с вторь,м входом втооого элемента И 33, а выход генератора переменного сигнала соединен с пятым выходом управляемого блока синхронизации,Вновь введенный блок 23 синхронизации корректирующего лазера содержит последовательно соединенные делитель 37 частоты, подключенный через Я-вход триггера 38, элемент И 39, а также датчик 40 с первым выходом блока 23 синхронизации корректирующего лазера., первый и второй выходы управляемого блока синхронизации соединены с обмотками привода 21. третий, четвертый и пятый - с первым, вторым и третьим входом блока 23 синхронизации корректирующего лазера, второй выход которого соединен с вторым входом корректирующего лазера 4, а четвертый - с модуляционным диском 19.Вновь введенный управляемый блок 22 синхронизации выполнен в виде генератора напряжения двухфазного двигателя, включающво последовательно соединенные генератор 24 переменного сигнала, делитель 25 частоты, расщепитель 26 фаз и усилители 27 и 28 мощности в каждой фазе, имеющие выходы, соединенные соответственно с первым и вторым выходами управляемого блока синхронизации, в который между генератором переменного сигнала и делителем частоты дополнительно введен управляемый делитель 29 частоты, а также введены последовательно соединенные первый триггер 30 и первый элемент И 31, выход которого соединен с первым управляемым входом делителя 29 частоты, второй триггер 32 и второй элемент И 33, выход которого соединен с вторым управляющим входом делителя 29 частоты, фазометр 34, входы которого соединены с пятым и гцестым входом управляемого блока синхронизации, блок 35 сравнения, вход В которого соединен с четвертым входом управляемого блока синхронизации и третий элемент И 36, выход которого соединен с третьим управляющим входом делителя 29 частоты, причем первый вход управляемого блока синхронизации соединен с 8-входом первого триггера 30, второй вход - с В-входом второго триггера 32, третий вход - с й-входом первого триггера 30 и с входом второго триггера 32, Выход второго триггера 32 соединен с вторым входом третьего элемента 10 15 20 25 30 л опорного сигнала модуляционного диска, выход которого соединен с че"вертым входом элемента И 39 и с первым выходом блока 23 синхронизации лазера, причем вход делителя 37 частоты соединен с первым входом блока синхронизации корректирующего лазера, второй и третий входы которого соединены с соответствующими входами элемента И 39, а выход элемента И соединен с Б-входом триггера 38 и с вторым ьыходом блока 23 синхро," изаци,. ксрректиоующего лазера,,стра,ство работает следощим обраБалансируемы гироскоп 7 устанавливается в приспособление 6, закрепленное на вибростоле 3, подключается к блоку 12 питания, выставляется относительно лазера так, чтобы луч лазера 4 проходил примерно через середину светопропускающей пластины 8 и фокусировался на роторе гироскопа. При включении программы микроЗВМ на одиннадцатом вгяходе блока 15 управления устанавливается сигнал логической единицы, который включает блок 9 вакуумирования, в качестве которого может быть использована стандартная система вакуумного отсоса, После снижения давления д,.: уровня 1-5 Па, время достижения которого зада -тся прогоаммно и составляет около 5 мин, микроЭВМ осуществляется разгон гироскопа, Для этого на четвертом и десятом выходах блока управления устанавливаются сигналы логической единицы, а на выходе 13 блока управления 15 устанавливается код нулевсй фазы, которые обеспечивают разгон гироскопа и работу блока электрической пружины, так е, как и в про-. тотипе, путем обчуления сигналов датчика угла гироскопа эг счет корректирующих сигналов,Сигнал логической единицы, поступающий по первому вь ходу блока 15 управления на блок 30, через блоки 31 устанавливает определенный коэффициент передачи управляемого делителя 29, который может быть выполнен на микросхемах 155 ИЕ 8, Импульсы с генератора 24 через управляемый делитель 29, делитель 25, расщепитель 26 фаз и усилители 27 и 28 мощности подаются на синхронный приводной двигатель 21 модуляционного диска 19, обеспечивая его вращение. Выбором определенного коэффициента деления делителей скорость вращения модуляционного диска обеспечивается равной скорости вращения ротора гироскопа.Через определенный промежугок времени, задаваемый программно, начинается цикл измерения дисбалансов. Сначала и ро 1649275изводится замер динамического дисбаланса ротора гироскопа, проявляющийся в виде модчляиии сигналов датчиков угла, Он определяется по сигналам, поступающим в,блок определения дисбаланса ротора с блока 13 приведения ротора в нулевое положение и датчика 10 опорного сигнала гироскопа так же, как в прототипе, путем преобразования величины дисбаланса в постоянное напряженле, а угла положения относительно метки на роторе в цифровой код, Измерение этих величин осуществляется аналого-циф. ровым преобразователем 17 и блокам 15 управления микроЭВМ 16. Затем приступают к коррекции этого дисбаланса, Для этого на двенадцатом выходе блока 15 упрагления устанавливается логическая единица, которая обеспечивает подключение к лазсру высокого напряжения. Указанное подключение является необходимым для лазерных установок серии квант квант 12, квант 15, квант 16, квант 17). Время выдерживания высокого напряжения выбирается из условия уверенного .срабатывания лагнитнаго пускателя источника тока.в блоке 4 управления лазером, Одновременно установкой на восьмом выходе блока 15 управления логической еди Вщы фокусирующий ааьек.ив 5 перемеща тся в вертикальном направлении, блаГОДаря чему лазерный луч перемещается к одному из краев ротора гироскопа, После снятия сигнала логической единицы на двенадцатом выходе блока 15 управления устанавливается сигнал логической единицы на третьем вь 1 хаде блока 15 управления, включающий Триггер 32. Одновременна на выходе 13 блока 15 управления устанавливается двоичный кад, сООтветст" Вующий углу измеренного Дисбаланса, Для синхронизации положения прорези 20 модуляционного Диска 19 с местам расположения дисбаланса на роторе гироскопа угал между отметкой на роторе и положением паарези на модуляционном диске измеряется фазаметрам 34, сравнивается в блоке 35 сравнения с угла.4, установленнь,м на 13 выходе блока 15 управления, и в случае их несовпадения через элементы 33 и 36 уменьшается или увеличивается коэффициент деления управляемого делителя 29 частоты, а следовательно, изменяется скорость.Вращения модуляционного диска да тех пор, пока эти углы не станут равными, В эта время на выходе А = В блока 35 сигнал логической единицы, поступающий совместно с сигналами ат триггера 32 и оггоанага датчика 40 на элемент 39, обеспечивает включение корректирующего лазера 4. Частота работы лазера определяется делителем 37 и Выбирается определенной20 величины для каждого типа лазера, Для лазерной установки квант 15 ее рекомендуется выбирать равной 10 Гц, После устранения 50;4 ат Величины измеренного динамического дисбаланса ротора гироскопа устачавливают сигнал логической единицы на выходе 9 блока 15 управления, который перемецает факусирующий обьектив 5 в другое направление и сдвигает луч лазера к другому краа ротора гироскопа, В этом палажении Описанным способам уменьшс.От динамический дисбаланс ротора гироскопадэ мини 14 альна ВазмакнаЙ ВеличиныЗатем переходят к изменени.а и коррекции статического дисбалачса ротора Гираскопа, Для этого на первом, втором и пятом Выходах алака 15 управлениЯ устднаВливают, а с девятого вь 1 хада снимают сигнал логической единицы. ПО сигналу логическойединицьпоступающей на блок 11., фармируется си нал для Вибравазбудителя 2, установленного на оснаванил 1, синхранизированнай па фазе с фазой вращения ратара гироскопа. Па сигналу логической единицы на первом и втором выходе блока 15 управления Выклачается автопадстройка фазы модуляционного Диска 19, сигнал логического нуля на девятом выходе блока 15 управления обеспечивает г,еаемещение фокусируюшега абьектива и установку лазерного луча в середлне ротора. Определение величины и расположения статического дисбаланса обеспечивается измерением сигналов каррекци 1 л в цепях электрической пружины с вибрацией глраскапа и без нее. Устанавкои сигнала логической единицы на третьем Выходе блока 15 управления и установкой на ьыхаде 13 блока 15 угрэвления двоичнаГО кода, соотвегствующега углу расположения дисбаланса, сбеспечивается,при предыдущей балансировке синхронизация прорези 2 д модуляционного диска 19 с положением етэтиче "кага Дисбаланса .;э роторе гироскопа. Б эта Время с помощью блока 23 синхрани:ации лазера осуществляется включение лазера и уменьшение статического дисбаланса ротора гироскопа да минимальна возможной величиньПосле этага Осуществляется измерение и коррекция осевого дисбаланса Оатара гироскопа ДлЯ этОГО ОпределЯют сиГналы коррекции в цепях блока приведения ротора в нулевое пала;кение при двух паложени 55 Ях корпуса Гироскопа, Отличающихся на180, Разворот асугцествляют вокруг аси собственного вращения гироскопа путем подачи сигнала логической единицы в приспособление о с .Вестого Выхода блока 15 правления, Для коррекции осевого дисбг40 45 ланса устанавливается логи ческая единица на Восьмом или девятом выходе блока 15 управления (в зависимости от знака осевого дисбаланса), чтаприводит к перемещению лазерного луча к соответствую;цему краю ротора гироскопа. Сигнал логической единицы, поступающий на триггер 30 управляемога синхронизатора 22, обеспечивает автоподстройку прорези модуляционного диска с углом, код которого установлен на выходе 13 блока 15 управления, Затем описанным способом осуществляется 50;-ное уменьшение осевого дисбаланса ротора Гироскопа, Устанавливая на выходе 13 блока 15 управления кад, при котором угол коррекции изменяется на 180, уменьшаютосевай дисбаланс ротора до минимальной величины при новом положении прорези 20 модуляционного диска,После проведения Всех перечисленньх балансировок выставкой логическога нуля на выходах блока 15 управления устройство для автоматической лазерной балансировки устанавливается в первоначальное положение,Формула изобретения 1. Устройство для автоматической балансировки роторов гироскопов, содержащее основание, закрепленный на нем вибравозбудитель с вибростопам, корректирующий лазер, фокусирующий обьектив, расположенный на пути лазерного луча, установленное на вибрастоле герметичное приспособление для закрепления Гироскопа, выполненное с блоком поворота корпуса гироскопа вокруг аси собственнсгс ега вращения, патрубком и блоком вакуумирсвания, последовательно соединенные датчик опорного сигнала гироскопа, управляющий фазовсащатель, выход которого связан с входом вибровозбудителя, блок питания гироскопа, последовательна соединенные двухканальный блок приведе.НИя рОтсра В НУЛЕВОЕ ПапсжЕНИЕ, оЛОК ОПрЕ- деления дисбаланса сотора и блок управления, четвертьй выход которого соединен с вторым входом блока приведения ротора в нулевое положение, пятый - с Вторым входом управляющего фаэовращателя, шестой и седьмой - с входами блока поворота корпуса гироскопа герметичного приспособпения, десятый - с входом блока питания гироскопа, одиннадцатый - с входом блока вакуумиравания, двенадцатый - с первым входом корректирующего лазера,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности и производительности балансировки, в устройство введены модуляционный диск с опорной меткой, установленныЙ на пу: и гВзернс О луча, сихранныЙ привод вращения ад ляциснн. Гс диска. упсавля 8 мци алак синхсанизац.и Браце" ня мадуляцианнаГО дис:а и блок си:Хранизации карр 8 ктируОщеГО лазера, причем первый, второй и третий Входы управляемога блока синхронизгц. са ди ены с перВым, вторым и третьим Выходами блоха уПрВЛЗНИГ, Ч 8 ТВерТЬГИ Вкод УПраВЛЯСМО О блока синхронизации соединен ь тринадцатым выходам блока управления пятый - с Вьходом датчика Опорного сигнала гироскопа, шестойс первь.м Выходом блска синх- РОН:ЗаЦИ. КОССЕКтиач 1 ОЩЕГО ЛВЭЕРа, пеОзый и Втсра Выхадь Упрааля 8 мсГО слака слнхронлег:ции соединены с синхронным пр;Водам вращен;ляодуляц а;.нага диска, .ретий, четвестый и пятый - ;. первь м, вторым и третьим Входа:ли блока синхрсчизации корректирующего лазер:; Второй выход катарога сседиен с Бтс;:ьм Входам корректирующего лазера, а четвертый Вход - с опорной меткой,. Одуляц 1 аннага диска, причем фокус 1 руа,"ий 1 абье: в Вьпалнен с Воэможностью пере ещения в ертикальнам направлении па сиГналам с ВОсьмОГО Р девятога выходов блока управления.2. Уст асйст.ва по и. , О т л и ч а ю щ 8 ес я тем,;та управляемый блок синхронизации Выполнен В виде пэследовательно соединенных Ге ератара ;ереленнага сип ала, управляема с делителя частать 1, делителя частать, расцепителя фазы и усилителей мощности В ка:кдпй фазе, Выходы которых я В л я О т с я и е О В: м л В .",р ы м В ы хе д а1 у и с а В- ляемаГО блока с,нхпае:заци;, паслелавательно Соединенных первого триг-яра и первого элемента 1, Выход которого соеди-, нен с вторым входам упаевляе.лага делитеЛя ЧаетОтц, ПаследаватЕЛьно СОЕДИНЕННЫХ Второго триггера;1 Втарагс;.л та И, ВЬ 1- ход катарага соединен с третьим Входам управляемага делителя цастаты. последовательно соедине;:ных фазаметра, г;ервый и второй входы которого являются пятым и шестым входами управляемагп блока синхронизации, блока сравнения, вход Б которого является четвертым входам управляемага блока синхронизации, и тр 8 тьеГО элемегта И, Выход катарага соединен с четвер 1 ь Входам упразляемога делителя частаы, причем первым Входам упразляемсго блока синхронизации является Б-Вход первого триггера, Вторым Входом - Я-Вход Вторсго триггера, третьим входом - Е-Вход и ер ВО Га триггера и Ь-вход второго триггера, выход Второго триггера соединен с вторым входом третьего элемента И и является четве.тьп. входам управляемога блока слнхра-,изации, .тарой Выход. Бурмистровентал Корректор дактор Е, Копча мчик Заказ 1512 Тираж 318 ПожнисноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро агарина,блока сравнения соединен с вторым входом первого элемента И и является третьим выходом управляемого блока синхронизации, третий выход блока сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, а выход генератора переменного сигнала еееется пятым выходом управляемегю баекеоинхронизации. 3, Устройство по и. 1, отл и ч а ю ще ес я тем, что блок синхронизации корректирущего лазера выполнен в евое мследоваВуо 0 тельно соединенных делителя частоты, триггера и эммента И, датчика опорной метки модуаииаинего диска, выход которого соединен с чвтаертым входом элемента И 5 и является выхедам Ьюка синхронизациикорректиууещвга веера, второй и третий входы злемежФв ящюЕется вторым и третьим входВэю Ээээ смюц 50 низвции корректи-рукицего лазере, а выход элемента И 10 соединен с -вещею триггера и являетсявторым выхеЮевя блока синхронизации корректирукицего лезете.дихИ