Измерительное устройство к балансировочному станку

ИСАЙКЕ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) 620. 1.05:531.382(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1010485, кл. С 01 М 1/22, 1981,Авторское свидетельство СССР В 1095042, кл, С 01 М 1/22, 1983. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО К БАЛАНСИРОВОЧНОМУ СТАНКУ(57) Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в балансировочных станках-автоматах и автоматических линиях, Цель изобретения - повышение производительности балансировки эа счет уменьшения усредненного значения времени позиционирования, достигаемое за счет выбора направления вращения, обеспечивающегд минимальный проворот ротора, Определение знака угла позиционирования происходит с помощью связанного с формирователями Р -триггера, который выполняет Ьункцию детектора знака. Сигнал с выхода З триггера поступает на первый вход элемента И, второй вход которого связан с выходом 15 -триггера, а выход предназначен для соединения с четвертым входом привода. Логическая "1" или логический 0 на этом входей обеспечивают позиционирование соот ветственно против хода или по ходу часовой стрелки. Сигналы на первыхЪ трех входах привода обеспечивают ра- С бочее вращение, быстрое и медленное позиционирование. 4 ил.12591Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в балансировочных станках- автоматах и автоматических линиях.Цель изобретения - повьшение производительности балансировки за счет уменьшения усредненного значения времени позиционирования, достигаемого путем осуществления. позиционирования по кратчайшему пути. 10На фиг. 1 приведена структурная схема измерительного устройства к балансировочному станку; на фиг. 2 зависимости длительности импульсов на выходе фазоимпульсного детектора 15 и логического уровня сигнала на выходе детектора знака от угла позиционирования; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы работы элементов измерительного устройства при отрицатель ном и положительном углах позиционирования соответственно. Измерительное устройство к балансировочному станку содержит датчик 1 дисбаланса, подключенные к его выходу два канала 2 и 3 измерения и запоминания ортогональных составляющих дисбаланса, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных фазового детектора 4 (5), запоминающего блока 6 (7), и амплитудного модулятора 8 (9), сумматор 10, входы которого соединены с выходами амплитудных модуляторов 8 и 9, индикатор 11 дисбаланса, вход которого соединен с выходом сумматора 10, генератор 12 ортогональных сигналов несущей частоты, подключенныйк вторым входам амплитудных модуляторов 8 и 9, блок 13 формирования ортогональных 40 опорных. сигналов, выполненный в виде связанного входами с генератором ор-. тогональных сигналов датчика 14 фазы и подключенных к выходу последнего третьего и четвертого фазовых детек торов 15 и 16, вторые входы которых соединены выходами генератора 12 ортогональных сигналов несущей частоты, а выходы - соответственно с вторыми входами фазовых детекторов 4 и 5, и блок 17 управления, выполненный в виде двух Формирователей 18 и 19, вход первого из которых соединен с выходом сумматора 10, а вход второго - с выходом датчика 14 фазы, первого 2 - 55 триггера 0, элемента 21 И, входы которого соединены с выходами формирователей 18 и 19, двух одновибраторов 18222 и 23, второго и третьего Л -триггеров 24 и 25, Э -входы которых связаны соответственно с выходами одновибраторов 22 и 23 и выходом элемента И 21, а С-входы - соответственно с выходами одновибраторов 22 и 23, Ю-триггера 26, 1 -вход которого соединен с инверсным выходом третьего 0-триггера 25, блока 2 формирования команд, первый вход которого соединен с запоминающими блоками 6 и 7, а второй соединен с 5 -входом 15-триггера 26, и элементов 28 - 30 И, первые Входы которых подключены к Выходу 15-триггера 26, вторые входы - соответственно к прямому и инверсному выходам второго 17 -триггера 24 и выходу первого Э -триггера 20, а выходы предназначены для соединения с вторым, третьим и четвертым входами привода 31, первый вход которого предназначен для подключения к первому выходу блока 27 формирования команд.Измерительное устройство работает в двух основных режимах: измерение параметров дисбаланса, позиционирование балансируемого ротора в положение, при котором место коррекции находится против устраняющей позиции.На фиг. 2 обозначение о соответствует углу позиционирования, за который принимается угол между текущим значением углового положения балансируемого ротора и его положением, при котором место коррекции находится " против устраняющей позиции, в направлении кратчайшего пути позиционирования (по часовой или против часовой стрелки). Угол позиционирования принимается положительным, если отсчитывается в направлении против часовой стрелки, и отрицательным при отсчете по часовой стрелке. Обозначения М ф,указывают углы позиционирова ния, при которых производится соответственно переключение скоростей позиционирования и выключение позиционирования. Величина угла переключения скоростей позиционирования выбирается при настройке станка так, чтобы кмоменту уменьшения угла позиционирования до угла выключения позиционирования закончился переход от скорости ускоренного к скорости медленного позиционирования. Величина угла выключения позиционирования выбирается исходя из требуемой точности определения угла коррекции на балансируемомроторе. Обозначения 1 , Т укаф 7 зывают длительность импульсов на выходах первого и второго одновибраторов 2 2 и 23, которые соответствуют с пер. и Ф вы кл5На временных диаграммах (фиг.3 и 4) работы элементов измерительного устройства представлены сигналы на выходах элементов, номера которых обозначены слева от осей ординат и 1 О соответствуют номерам элементов на фиг. 1 Уровню логической "1" соответствует высокий уровень напряжения, уровню логического "О" - низкий. Обозначения е, С, , ц. указы вают длительность импульсов, на выходе элемента И 21 для случаев, когда угол позиционирования имеет величину (Фиг. 3 и 4):большую, чем угол переключения 20 скоростей позиционированияменьшую, чем угол переключения скоростей позиционирования, но большую чем угол выключения позиционирования еп 725меньшую, чем угол выключения позиционированияПривод 31 вращения балансируемого ротора может работать в одном из пяти режимов: измерительное вращение, ускоренное позиционирование в направлении по часовой стрелке, ускоренное позиционирование в направлении против часовой стрелки, медленное позиционирование в направлении по часовой стрелке и медленное позиционирование против часовой стрелки. Выбор режима работы привода 31 производится по командам, подаваемым на его входы.Для включения режима измеритель 40 ного вращения необходимо подать логическую "1" на первый вход привода 31.Для включения режима ускоренного позиционирования в направлении по ча 45 совой стрелке необходимо подать логическую "1" на второй вход привода 31Для включения режима медленного 50 позиционирования в направлении по часовой стрелке необходимо подать логическую "1" на третий вход привода 3.Для включения режимов ускоренного и медленного позиционирования в про тивоположную сторону необходимо подать логическую "1" и на четвертый вход привода 31. При выключении команд, подаваемыхна первый, второй и третий входы привода 31, он переводится в режим торможения.Измерение параметров дисбалансаначинается с формирования на первомвыходе блока 27 формирования командлогической "1", включающей привод 31в режим измерительного вращения, азапоминающие блоки 6 и 7 в режим записи информации. С выхода датчика 1электрический сигнал, пропорциональный дисбалансу балансируемого ротора,поступает на информационные входыфазовых детекторов 4 и 5 на управляющие входы которых подаются два ортогональных опорных сигнала с частотойвращения балансируемого ротора. Опорные сигналы формируются на выходахфазовых детекторов 15 и 16 блока 3формирования ортогональных опорныхсигналов. Для этого сигнал с выходадатчика 14 фазы поступает на вторыевходы Фазовых детекторов 15 и 16,на первые входы которых подаются ортогональные сигналы несущей частотыс генератора 12. Датчик 14 фазы (например, вращающийся трансформатор врежиме фазовращателя) питается сигналами генератора 12. Постоянные напряжения, пропорциональные. проекциямвектора дисбаланса, с выходов фазовыхдетекторов 4 и 5 поступают через запоминающие блоки 6 и 7 на информационные входы амплитудных модуляторов8 и 9, на управляющие входы которыхоподаются ортогональные сигналы несущей частоты с генератора 12. На выходах амплитудных модуляторов 8 и 9первого и второго каналов 2 и 3 измерения и запоминания ортогональныхсоставляющих вырабатываются два ортогональных сигнала несущей частоты,амплитуда которых пропорциональнапостоянным напряжением, вырабатывае- .мым соответственно фазовыми детекторами 4 и 5, Выходные сигналы амплитудных модуляторов 8 и 9 поступают,навходы сумматора 1 О, на выходе которого выделяется синусоидальный сигналнесущей частоты, являющийся аналогомвектора дисбаланса в полярной системе координат. С выхода сумматора 10сигнал поступает на вход индикатора11 дисбаланса, показания которого наэтапе измерения используются дпя выбора необходимого масштаба измерениязначения дисбаланса,,После окончания переходных процессов в фазовых детекторах 4 и 5 блок 27 формирования команд вырабатывает на первом выходе логический 0. Привод 31 из режима измерительного вращения переводится в режим торможения, а запоминающие блоки 6 и 7 переключаются в режим хранения информации. При 1 О Величина и знак угла позиционирования определяются путем сравнения фаз двух синусоидальных сигналоВ: аналога дисбаланса на несущей частоте и сигнала углового положения роторз. Для этого сигнал с выхода сумматора 10 поступает на Формирователь 18, а с выхода датчика 14 Фазы на Формирователь 19. Каждый из формироВателей 18 и 19 вырабатывает прямоугольные импульсы типа "меандр" несущей частоты, причем формирователь 50 этом синусоидальные сигналы ортогональных составляющих на выходах каналов 2 и 3, а соответственно, и синусоидальный сигнал на выходе сумматора 10, определяются постоянными напряжениями запоминающими блоками 6 и 7. Амплитуда и фаза сигнала на 5 выходе сумматора 10 соответствует значению и углу измерения дисбаланса. На этом этап измерения заканчивается. Этап позиционирования балансируемого ротора в положение коррекции на чинается после полной остановки вращения ротора, При этом на втором выходе блока 27 формирования команд вырабатывается импульс, устанавливающий 15 -триггер 26 по 5 -входу в 25 единичное состояние. При этом на первых входах элементов 28-30 И, устанавливается уровень логической "1", разрешающий формирование на их выходах команд, включающих привод 31 в З 0 один из четырех режимов позициониро вания: ускоренное позиционирование по часовой стрелке, ускоренное пози" ционирование против часовой стрелки, медленное позиционирование по часо вой стрелке, медленное позиционирование против часовой стрелки. Скорость позиционирования определяется величиной угла позиционирования, а направление позиционирование - его зна ком,. 118позиционирования, импульсы с выхода Формирователя 18 поступают на В -вход Г -триггера 20, выполняющего функцию детектора знака, Л -триггер 20 тактируется отрицательными фронтами выходных импульсов формироватепя 19. При отрицательном угле позиционирования тактирование Э-триггера 20 производится в моменты, когда на егор) - входе присутствует логический "0", поэтому на выходе 2 -триггера 20, а соответственно, на выходе элемента 30 И и четвертом входе привода 31 также устанавливается логический "0", который задает направление вращения привода 31 балансируемого ротора, при позиционировании, по часовой стрелке, При положительном угле позиционирования тактирование Э -триггера 20 производится в моменты, когда на его 3-входе присутствует логическая "1", поэтому на выходах 0 -триггера 20, элемента И 30 и четвертом входе привода 31 устанавлинается логическаякоторая задает направление вращения привода 31 балансируемого ротора, при позиционировании, против часовой стрелки.Для измерения величины угла позиционирования выходные сигналы формирователей 18 и 19 подаются, соответственно, на первый и второй входы элемента И 21 выполняющего функ" цию фазоимпульсного детектора, На выходе элемента И 21 вырабатываются прямоугольные импульсы несущей частоты, длительность ц которых пропорциональна углу позиционирования (фиг. 3), Эти импульсы подаются на входы одновибраторов 22 и 23 и на 2-входы Э -триггеров 24 и 25, которые тактируются отрицательными фронтами импульсов, генерируемых соответствующими одновибраторами 22 и 23. Запуск одновибраторов 22 и 23 производится положительными фронтами (фиг. 4 и 5) входных импульсов. Длительности ЙС ц г импУльсоВ р гене рируемых одновибраторами 22 и 23, выбираются в соответствии с выражениями:Фпв ц 36055 18 вырабатывет импульсы, совпадающиепо фазе с входным сигналом, а формирователь 19 - в противофазе. Для определения знака угла позиционирования а, соответственно, и направления где Т - период несущей частоты.Если угол позиционирования больше угла переключения скорости позиционирования, то длительность импульсов1259778 8на выходе элемента 21 И превышает Автоматическое позиционированиедлительности импульсов одновйбрато- балансируемого ротора по кратчайшемуров 22 и 23, и тактирование Э -триг- пути повышает производительность прогеров 24 и 25 происходит в моменты, цесса балансировки и уменьшает расходкогда на их 2 -входах присутствует 5 электроэнергии,логическая "1",В результате, триггеры 24 и 25 Формула и з о б р е т е н и язафиксируются в единичном состоянии,при котором на их инверсных выходах Измерительное устройство к баланустанавливается логический "О",а на 70 сировочному станку, содержащее датчикпрямом выходе 2 -триггера 24, на вто-дисбаланса, подключенные к его выходуром входе элемента И 28, а соответст- два канала измерения и запоминаниявенно, на его выходе и втором входеортогональных составляющих дисбаланпривода 31 - логическая "1", включаю- са, каждый из которых выполнен в видещая привод 31 в один из режимов уско последовательно соединенных Фазовогоренного позиционирования в направле- детектора, запоминающего блока и ам ни по часовой стрелке или против ча- амплитудного модулятора, сумматор, вхосовой стрелки в зависимости от зна ды которого соединены с выходами амчения сигнала на выходе элемента И плитудных модуляторов, подключенный30, Когда в процессе вращения балан о к выходу сумматора индикатор дисбалансируемого ротора угол позиционирова- са, генератор ортогональных сигналовния станет меньше угла переключения несущей частоты, выходы которогоскоростей позиционирования, 2 -триг- соединены с вторыми входами соответгер 24 переключится в нулевое состоя- ствующих амплитудных модуляторов,ние. При этом логическая "1" уста блок формирования ортогональных опорнавливается на инверсном выходе 3 Ных сигналов, выполненный в виде святриггера 24, на втором входе и выхо" занного с генератором ортогональныхде элемента 29 И и третьем входе при- сигналов несущей частоты датчика фавода 31, включая его в режим медлен- зы и подключенных к выходу последне"ного позиционирования в том же нап- ЗО го третьего и четвертого фазовых деравлении, что и в режиме ускоренного текторов, вторые входы которых,соедипозиционирования. После того, как в иены с соответствующими выходами гепроцессе медленного вращения балан- нератора ортогональных сигналов несусируемого ротора угол позиционирова- щей частоты, а выходы - соответствения уменьшится до угла выключения 5 но с вторыми входами первого и второпозиционирования, 3 -триггер 25 пере- го фазовых детекторов, и блок управключится в нулевое состояние. При ления, выполненный в виде двух фор"этом на его инверсном выходе устано- мирователей, входы которых соединенывится логическая "1", которая возвра- соответственно с выходами сумматоратит 3 -триггер 26 в исходное состоя О и датчика Фазы, первого Э -триггера,ние. В результате на первые входы В-вход которого соединен с выходомэлементов 28, 29 и ЗО И подается ло- первого, а С -вход - с выходом вто-.гический "0", запрещающий формирова- Рого формирователей, 75-триггера,ние на их выходах команд (логических блока Формирования комацд, первый вы 17 11), управляющих приводом 31 в ре ход которого соединен с вторыми вхожиме позиционирования балансируемого Дами запоминающих блоков, а второйротора. При этом на втором, третьем выход - с б -входом 05 -триггера,и четвертом входах привода 31 устанавливаются логические "0", На этом триггера, первого и второго элеменрежим позиционирования заканчивается 5 О тов И, первые входы которых соединены с выходом 25 -триггера, вторыеТаким образом, балансируемый ротор входы - соответственно с прямым иавтоматически устанавливается поинверсным выходами второго Т 7 -тригге-.кратчаишему пути и положение, при ко- ра, а выходы предназначены соответсттором место коррекции находится про- венно для связи с вт55 с вторым и третьимтив устраняющей позиции. После этого входом привода первпервыи вход которопроводится устранение дисбаланса по о предназначен для соединения с пер"показаниям индикато а 11 исбахаР д сбаланса. ым выходом блока формирования ко12591 1 О манд, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности балансировки, оно снабжено третьим элементом И, входы которого сое динены с выходами формирователей, вторым одновибратором, третьим Р триггером, инверсный выход которого соединен с Н -входом 5 -триггера, а 2-вход - с 0 -входом второго П триггера, выходом третьего элемента 18 1 ОИ и входами первого и второго одновибраторов, выходы которых соединенысоответствеяно с С -входами второго и третьего О -триггеров, и четвертым элементом И, первый вход которого соединен с выходом 85-триггера,второй вход - с выходом первогоЭтриггера, а:выход предназначен длясоединения с четвертым входом привода.1259118 и и Фиг 5 оста ехре тель Ю. Кругл И.ПоповичРедак Иарголи ектор Л. Пата Заказ 5112/3 Тираж 778 НИИПИ Государственного комделам изобретений н от осква, Ж, Раушская В 113035 Производственно-полиграфическое предприятие У