Устройство для коррекции дисбаланса

(51 4 С 0 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ БАОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Минское станкостроительное производственное объединение им. Октябрьской революции(53) 620.1,05:531.382(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР У 599 173, кл, С 01 М 1/38, 1978.Авторское свидетельство СССР У 1177706, кл . С 01 М 1/38, 1984,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ДИС ЛАНСА(57) Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в балансировочных станках, автоматах и автоматических линиях. Целью изобретения является повышение точности коррекции дисбаланса, достигаемое при учете нелинейности зависимости устраненного дисбаланса от рабочего перемещения инструмента при коррекции, С выхода датчика переме- щения инструмента, кинематически связанного с исполнительным механизмом, на входы регистра сдвига, формирователя и преобразователя длительность - число импульсов поступают импульсы, длительность которых пропорциональна перемещению инструмента. С помощью сумматора и системы аналоговых ключей, управляемых регистром сдвига, формируется кусочно-аппрокснмированный сигнал коррекции, поступающий че рез фильтр нижних частот на первый вход схемы сравнения, на второй вход которой подается сигнал с блока (" измерения, 3 ил.Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использо"вано в балансировочных станках, автоматах и автоматических линиях,Цель изобретения - повьпиение точности коррекции дисбаланса за счеткомпенсации нелинейной зависимостиустраненного дисбаланса от рабочегоперемещения инструмента при коррекции,10На Фиг. 1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства длякоррекции дисбаланса, на Фиг, 2 -совмещенные графики зависимости 0 == Г(Я) устраненного дисбаланса от 15рабочего перемещения инструмента прикоррекции и зависимости Ч = Е(Б)Ч =Г( Я величины сигнала коррекцииот рабочего перемещения инструмента(длительности выходных импульсов фазоимпульсного детектора).Обозначения Б, и Я указываютвеличины рабочего перемещения инструмента при коррекции дисбаланса, соответствующие переходу с первогоучастка аппроксимации на второй и совторого на третий,Обозначение Ятакже указывает величину перемещения инструментапри коррекции, соответствующую преде- З 0лу измерения датчика перемещения инструмента,Обозначенияс., , указывают длительности импульсов на выходе фазоимпульсного детектора, соответствующие перемещениям инструмента Я Я и Б,Обозначения Б указывают длинупервого и второго участков кусочнолинейной аппроксимации зависимости 400 = 1(Б), а С - соответствующий Бинтервал времени между импульсами навыходе преобразователя длительность -число импульсов.На Фиг. 3 представлены временные 45диаграммы с указанием Формы сигналовна выходахнекоторых элементов устройства при значениях рабочего перемещения инструмента, соответствующихпервому (Фиг. Зо). второму (Фиг,ЗЕ) 50и третьему (Фиг, 3 6) участкам аппрок- .симации, Цифры слева от оси ординатсоответствуют номерам элементов нафиг. 1, Уровню логической "1" соответствует высокий уровень, уровню 55логического 0 - низкий.Обозначения Ч Ч, Ч указываютвеличины напряжений на выходах соответственно первого, второго и третьего аттенюаторов. Обозначение 1 указывает период сигналов на выходе трехфазного генератора.Устройство для коррекции дисбаланса содержит привод 1 исполнительного механизма, исполнительный механизм 2, схему 3 сравнения, блок 4 измерения, выход которого связан с первым входом схемы 3 сравнения, КБ-триггер 5, К-вход которого связан с выходом схемы 3 сравнения, а выход - с входом привода 1 исполнительного механизма, блок 6 управления, выход которого соединен с Б-входом КБ-триггера 5, преобразователь 7 длительность число импульсов, формирователь 8, регистр 9 сдвига, Р и Е-входы которого связаны с его третьим выходом, С-вход соединен с выходом преобразователя 7 длительность - число импульсов, Б-вход - с выходом Формирователя 8, три одинаковые цепи, состоящие каждая из последовательно включенных аттенюатора 10(11, 12) и аналогового ключа 13(14, 15), управляющие входы аналоговых ключей 13 - 15 связаны с соответствующими выходами регистра 9 сдвига, источник 16 опорного напряжения, выход которого связан с входами аттенюаторов 10 - 121 последовательно соединенные трехвходовый сумматор 17, входы которого подключены к выходам аналоговых ключей 13 - 15, и фильтр 18 нижних частот, связанный с вторым входом схемы 3 сравнения, и кинематически связанный с исполнительным механизмом 2 датчик 19 перемещения инструмента, выполненный в виде трехФазного генератора 20 и последовательно соединенных измерителя 21 Фазы, три входа которого соединены с соответствующими входами трехфазного генератора 20, второго Фильтра 22 нижних частот, нулв-компаратора 23 и фаэоимпульсного детектора 24, второй вход которого соединен с третьим выходом трехФазного генератора 20, а выход - с соединенными между собой входами преобразователя 7 длительность - число импульсов, Формирователя 8 и К-входом регистра 9 сдвига.Устройство работает следующим образом.Параметры дисбаланса (угол и значение) балансируемого ротора измеряются и запоминаются блоком 4 измере1259 20 25 30 представляет собой, например, сельсин, работающий в режиме фаэовращателя при питании обмоток синхронизациисельсина напряжениями, вырабатываемыми трехфаэным генератором 20 с частотой И . Таким образом, фаза выходного сигнала измерителя 21 фазы пропорциональна рабочему перемещению инния, причем информация об угле используется для отыскания места коррекции на роторе. Сигнал с выходаблока 4 измерения в виде постоянного напряжения, пропорционального значению измеренного дисбаланса, подается на первый вход схемы 3 сравнения. После подвода балансируемого ротора местом коррекции под инструмент, например сверло, начинается коррекция дисбаланса.Привод 1 исполнительного механизма представляет собой, например,гидроцилиндр с распределителем типа Р 102-574-ЕЛ, который при подключении постоянного напряжения (логическая "1") к его входу обеспечивает движение вниз, а при отключении (логический "0") - движение вверх исполнительного механизма 2. По внешнейкоманде, например, от кнопки, блок6 управления формирует на выходе импульс, по которому на выходе КЯ-триггера 5 устанавливается логическая1, обеспечивая перемещение внизисполнительного механизма 2. Начинается подвод исполнительного механизма 2, а соответственно, и сверла кповерхности балансируемого ротораИсполнительный механизм 2 выполнентак, что вращение ротора измерителя21 фазы начинается в момент касаниясверлом поверхности балансируемогоротора, т,е. с началом рабочего перемещения, Угловое положение статора измерителя 21 фазы при наладкеустанавливается так, чтобы в исходном положении исполнительного механизма 2 длительность импульсов навыходе Фазоимпульсного детектора 24была равной нулю, Рабочее перемещение инструмента преобразуется в пропорциональный ему угол поворота ротора измерителя 21 Фазы. Последний струмента. Сигнал с выхода измерителя21 фазы поступает на выход Фильтра22 нижних частот, который подавляетсодержащиеся в нем высокочастотныесоставляющие. Синусоидальный сигналс выхода Фильтра 22 нижних частот 5 10 15 121 4преобразуется нуль-компаратором 23 в прямоугольные импульсы типа "меандр", которые подаются на первый вход фазоимпульсного детектора 24. На другой вход Фазоимпульсного детектора 24 поступает опорный сигнал с одного иэ выходов трехфазного генератора 20. На выходе Фазоимпульсного детектора 24 вырабатываются прямоугольные импульсы с частотой Я трехФазного генератора 20, длительность которых определяется разностью фаз между сигналами опорным и с выхода нуль-компаратора 23. Начиная с момента касания сверлом балансируемого ротора, Фаза сигнала на первом входе фазоимпульсного детектора 24 начинает изменяться, обеспечивая формирование на его выходе импульсов, длительность которых пропорциональна рабочему перемещению инструмента, Однако, вследствие того, что зависимость устраненного дисбаланса от рабочего перемещения инструмента имеет нелинейный характер (фиг. 2), то и сигнал коррекции, поступающий на второй вход схемы 3 сравнения, должен иметь такую же зависимость от рабочего перемещения инструмента, а следовательно, и от длительности импульсов на выходе Фазоимпульсного детектора 24, Эта зависимость реализуется методом кусочно-линейной аппроксимации, например, тремя участками этой зависимости, Причем для простоты реализации устройства, величины первого и второго участков аппроксимации выбираются одинаковыми, С этой целью импульсы с выхода детектора 24 подаются на К-вход регистра 9 сдвига и на входы преобразователя 7 длительность - число импульсов и Формирователя 8, Преобразователь 7 длительность - число импульсов вырабатывает короткие импульсы нулевого уровня, интервал между которыми определяет длину участка аппроксимации (кроме последнего)Количество этих импульсов определяется целым числом интервалов, укладывающихся в длительности входных импульсов, Импульсы с выхода преобразователя 7 подаются на С-вход регистра 9 сдвига. Исходное состояние регистра "000". Формирователь 8 по переднему Фронту выходных импульсов фазоимпульсного детектора 24 выраба-. тывает короткий импульс нулевого уровня, который по Б -входу устанавливает5 12591ф юю регистр 9 сдвига в состояние 1 00 Логическая " 1 " с первого выхода р егис тр а 9 сдвига замыкает первый анало говый ключ 1 3 , подключающий пос тоян но е напряжение с выхода первого аттенюат ор а 1 0 к первому входу сумматора 1 7 .При коррекции на первом участке, ( 0 . . . Б ) , когда текущее значение пер емещейия инструмента (фи г . 2 ) 1 О меньше дйны одного участка аппроксимации , преобразователь 7 длительность - число импульсов не выраба тыв ает импульса . Регистр 9 сдви га после окончания единичного импульса на вы 5 ходе фа зоимпульсного детектора 24 возвращается по К-входу в исходное состояние , Длительность единичных импульсов на пер в ом выходе регистра 9 сдвига равна длительности импуль сов сигнала фа з оимпул ьс ного детектор а 24 . При этом на выходе сумматора 1 7 вырабатывается периодический сигнал в виде импульсов прямоугольной формы частоты Я , амплитуда которых 25 определяется выходным напряжением первого аттенюат ора 1 0 (фи г . 3 а ) .Постоянная составляющая этого си гнала , выделяемая фильтром 1 8 нижних частот, определяется выражением : ЗО КБ 6 фде КК, - коэффициенты преобра1зования длительностии перемещения в нап-ряжение на первомучастке аппроксима 40При коррекции на втором участке (ББ) преобразователь 7 длительность - число импульсов через интервал временисоответствующий длине одного участка аппроксимации, пос"45 ле прихода каждого импульса с фазоимпульсного детектора 24 вырабатываетимпульс, который, поступая на С-входрегистра 9 сдвига, устанавливает последний в состояние "010", При этомразмыкается первый аналоговый ключ13, отключая первый вход сумматора17 от выхода первого аттенюатора 10, и включается второй аналоговый ключ14, который подключает к второму выходу сумматора 17 постоянное напряжение с выхода второго аттенюатора 11.Длительность единичных импульсов на 21 бпервом выходе регистра 9 сдвига при этом постоянна и равна, а на втором выходе - зависит от длительности импульсов на выходе фазонмпульсного детектора 24 и равна С -. На вьюходе сумматора 17 при этом вырабатывается периодический сигнал в виде двух ступенек (фиг. ЗР), амплитуды которых определяются выходными напря" жениями первого и второго аттенюаторов. 10 и 11Постоянная составляющая этого сигнала определяется выражениемц = - е + - (е -с)=Ч 1 аТ И О, + К 1 (и - о) где К, К - коэффициенты преобразованйя длительности иперемещения в напряжение на втором участкеаппроксимации.При коррекции на третьем участке (ЯЯ , ) преобразователь 7 длительность - число импульсов вырабатывает два импульса, соответственно, через промежутки времении 2 после прихода единичного импульса с выхода фазоимпульсного детектора 24.По второму импульсу с выхода преобразователя 7 регистр 9 сдвига устанавливается в состояние "001". При этом второй аналоговый ключ 14 размыкается, и включается аналоговый ключ 15, который подключает к третьему входу сумматора 17 постоянное напряжение с выхода третьего аттенюатора 12, Кроме того, логическая "1" с третьего выхода регистра 9 сдвига подается на его Е-вход и блокирует сдвиг регистра 9 по тактовому входу (С-вход). В этом случае длительность единичных импульсов на первом и втором вы"одах регистра 9 сдвига постоянна и равна йо, а на третьем выходе зависит от длительности импульсов на выходе Фазоимульсного детектора 24 и равна- 2 Т , На выходе сумматора 17 вырабатывается трехступен" чатый периодический .сигнал (фиг. 36), у которого уровни первой, второй и третьей ступенек определяются выходными напряжениями первого, второго и третьего аттенюаторов 10 " 12, а их длительности - длительностями импульсов на соответствующих выходах регистра 9 сдвига.1259Постоянная составляющая этогосигнала определяется выражением:и = -. + - с + - (с - 2 со)=Ч 7 Ч,1о т оиК"о К о + К 1 з (г и - 2 о ) = 5ц),где К , Кэ - коэффициенты преобразования длительностии перемещения в напря жение на третьем .участке аппроксимации.Длина третьего участка ограничена разностью величины предела измерения датчика перемещения и суммарной длины первых двух участков. Это обеспечивается блокировкой регистра 9 сдвига по Е-входу при переходе на третий (последний) участок, когда на третьем выходе регистра 9 сдвига устанавливается логическая "1". Таким образом, на выходе Фильтра 18 нижних частот вырабатывается сигнал коррекции в виде положительного напряжения, пропорционального устраненному дисбалансу при кусочно-линейной аппроксимации, зависимости 0 = Г(Я) тремя участками, Сигнал коррекции подается на второй вход схемы 3 сравнения н при достижении им величины, равной значению измеренного дисбаланса, на выходе схемы 3 сравнения Формируется логическая "1", которая возвращает КЯ-триггер 5 в исходное состояние. На выходе КЯ-триггера 5 устанавливается логический "О", по З 5 которому привод 1 исполнительного механизма возвращает исполнительный механизм 2 в исходное положение. На этом процесс коррекции дисбаланса заканчивается. 40Учет нелинейной зависимости устра" ненного дисбаланса от рабочего перемещения инструмента при коррекции дисбаланса повьппает точность коррекции и производительность при заданном остаточном значении дисбаланса.Формула и з о б р е т е н и яУстройство для коррекции дисбаланса, содержащее привод исполнитель 121 8ного механизма, исполнительный механизм, связанный с ним датчик перемещения инструмента, схему срав" нения, блок измерения, выход которого связан с первым входом схемы сравнения, КЯ-триггер, К-вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход - с входом привода исполнительного механизма, соединенные последовательно первые аттенюатор н аналоговый ключ и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьшения точности, оно снабжено преобразователем длительность - число импульсов, Формирователем, регистром сдвига, 0- и Е"входы которого соединены с его третьим выходом, С-вход " с выходом преобразователя длительность - число импульсов, Я," вход-с выходом Формирователя, а К- вход - с соединенными между собой входами формирователя и преобразователя длительность - число импульсов и выходом датчика перемещения инстру-, мента, последовательно соединенными вторыми аттенюатором и аналоговым ключом и третьими аттенюатором и аналоговым ключом, соединенным с входами аттенюаторов источником опорного сигнала, соединенным с выходами аналоговых ключей трехвходовым сумматором и связанным с его выходом первым Фильтром нижних частот, выхоц которого соединен с вторым входом схемы сравнения, управляющие входы аналоговых ключей соединены с соответствующими первым и вторым выходами ф регистра сдвига, Я-вход КЯ-триггера соединен с выходом блока управления, а датчик перемещения инструмента выполнен в виде трехфазного генератора и последовательно соединенных измерителя Фазы, входы которого связаны с тремя выходами трехфазного генератора, второго фильтра нижних частот, нуль-компаратора и фазоимпульсного детектора, второй вход которого соединен с третьим выходом трехфазного генератора, а выход представляет собой выход датчика перемещения инструмента.1259121 Составитель Ю.КругловТехред И.Попович едактор Н.Марголин рректор Т.Колб каз 5112/ изводственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород ктная,Тираж 778 ВНИИПИ Государстве по делам.изобре 3035, Москва, Ж, Подписного комитета СССРий и открытийушская наб., д. 4/5