Измерительное устройство к балансировочному станку

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ Я 01270595 РЕСПУБЛИ М 1/22 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТ роительное проение им, Окится к балан- елью изобрететочности опГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Минское станкостизводственное объединтябрьской революции(56) Авторское свидетельство СССРУ 917016, кл. С 01 М 1/22, 1980,Авторское свидетельство СССРУ 1010485, кл, О 01 М 1/22, 1981.(57) Изобретение относсировочной технике. Цния является повышение ределения дисбаланса за счет автоматизации разложения вектора дисбалан-.са на составляющие, Сигнал с вибродатчика 1 фильтруется в схеме 2фильтрации и поступает на вход регистратора 13 значения дисбаланса,который устанавливает необходимостькоррекции, и через аттенюатор 14 ифазовые детекторы 32 и 33 поступаетв регистраторы 34 и 35 составляющихдисбаланса, определяющих величинукорректирующей массы на осях, разре"шенных для коррекцииВ качествеопорных сигналов для фазовых дешифраторов 32 и 33 используются выходныесигналы счетчиков 31 и 30 Джонсона,положение осей коррекции при балансировке контролируется регистраторами 36 и 37 фазы. 4 ил.Измерительное устройство к балансировочному станку содержит вибродатчик 1, схему 2 Аильтрации сигна 25 ла дисбаланса, выполненную в виде двух последовательных цепочек, включающих каждая фазовый детектор 3 (4), блок 5 (6,) памяти и амплитудный моду" лятор 7 (8), соединенный с выходамиамплитудных модуляторов 7 и 8 сумматор 9, фильтр 1 О нижних, частот, вход которого соединен с выходом сумматора 9, третий и четвертый Аазовые детекторы 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с вторыми35 входами первого и второго фазовых детекторов 3 и 4, соединенные с выходом Аильтра 10 нижних частот регистратор 13 значения дисбаланса, аттенюатор 14 и формирователь 15, датчик 16 фазы, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого Аазовых детекторов 11 и 12, генератор 17 несущей частоты,Ф выполненныи в виде последовательно соединенных импульсного генератора 18, делителя 19 частоты и дополнительного счетчика 20 Джонсона, первый выход которого соединен с соединенными между собой первым входом датчика 16 Фазы и вторыми входами третьего Фазового детектора 11 и первого амплитудного модулятора 7, а второй - с соединенными между собой вторыми входами датчика 16 Аазы, четвертого Фазового детектора 12 н второго амплитудного модулятора 8, последовательно соединенные одновиб 40 12705Изобретение относится к бапансировочиой технике И может быть использовано в балансировочнь 1 х станках и автоматах при балансировке роторов в косоугольной системе координат, например крьльчаток вентиляторов с числом осей, разрешенныхдля корректировки, более 3.Цель изобретения - повышение точности определения дисбаланса за счет Оавтоматизации разложения векторадисбаланса на составляющие,На фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 " векторная диаграмма; на Фиг. 3 - состветствующая векторной диаграмме временная диаграмма, поясняющая принцип измерения составляющих дисбаланса; на Фиг. 4 - временные диаграммы,поясняющие работу основных элементов 20устройства. 95 2ратор 21, вход которого соединен свторым выходом дополнительного счетчика 20 Джонсона, укорачивающую цепочку 22, соединенный В-входом счетчик 23, триггер 24, Р-вход которогосоединен с выходом Аормирователя 15,вторую укорачивающую цепочку 25 исоединенный В-входом второй счетчик 26, С-вхоц которого соединен сС-входом первого счетчика 23 и выходом импульсного генератора 18, цифровой компаратор 27, связанный спервым выходом второго счетчика 26,первый и второй программаторы 28и 29, связанные соответственно сБ-входом первого счетчика 23 и вторым входом цифрового компаратора 27,первый и второй счетчики 30 и 31Джонсона, В-входы которых соединенымежду собой,и с В-входом второгосчетчика 26, а С-входы - соответственно с вторым выходом второгосчетчика 26 и выходом цифрового компаратора 27, пятый и шестой фаэовыедетекторы 32 и 33, первые входы которых соединены с выходом аттенюатора 14, а вторые входы - соответственно с первыми выходами второго 31и первого 30 счетчиков Джонсона,первый и второй регистраторы 34 и 35составляющих дисбаланса, связанныесоответственно с выходами пятого ишестого фазовых детекторов 32 и 33и первый и второй регистраторы 36и 37 фазы, первые входы которых соединены с выходом датчика 16 Аазы, авторые - соответственно с вторымивыходами первого и второго счетчиков 30 и 31 Джонсона.Устройство работает следующим образом,Измерение составляющих дисбалансапо осям на роторе, разрешенным длякоррекции и образующим-осевую сцентральной симметрией систему координат, основано на фазовом детектировании отфильтрованного и перенесенного на несущую частоту 3 сигналадисбаланса,На векторной диаграмме, приведенной на фиг. 2, через Б обозначен вектор дисбаланса, через Р, и Э . - составляющие дисбаланса в 1-осевой системе координат (в качестве примера на фиг. 2 приведена 5-осевая система координат), образованной разрешенными для коррекции осями на роторе, а через Р и Рц - проекции"век 3 1270595 4тора В на оси, перпендикулярные составляющим Р и В , Оси .на роторе, разрешенные для коррекции, обозначены на фиг, 2 символами. К 1, К 2, К 3, Кч, К 5, а угол между ними - Ф, Через фиг. 2 обозначены оси вспомогательных прямоугольных систем координат, которым соответствуют формируемые в устройстве электрические сигналы 10 несущей частотый, приведенные на фиг. 3 в виде временных диаграмм. Осям векторной диаграммы на фиг. 2 соответствуют положительные перепады импульсов на временных диаграммах на Фиг 3.Числа, стоящие у начала каждой из осей ординат временных диаграмм, приведенных на Фиг 3 и 4, указывают номер элемента структурной схемы, 20 выходной сигнал которого приведен на соответствующей диаграмме. На восьмой сверху диаграмме Фиг. 4 по оси ординат отсчитывается объем заполнения счетчика 26 в десятичном 2 коде.Фильтрация сигнала дисбаланса, выделяющегося на выходе вибродатчи-. ка 1 при вращении балансируемого ротора (не показан) с частотой Я, осу- З 0 ществляется схемой 2 Фильтрации сигнала дисбаланса. Для этого, сигнал с вибродатчика 1 поступает на входы первого и второго фазовых детекторов 3 и 4, к управляющим (вторым)35 входам которых прикладываются ортогональные сигналы частоты Я, вырабатываемые фазовыми. детекторами 11 и 12. Эти сигналы, образующие измерительную прямоугольную систему координат, Формируются в процессе перемножения в фазовых детекторах 11и 12 выходного сигнала датчика 16 Фазы, частота которого равна Ото, иортогональных сигналов несущей час дтотый .Для обеспечения режима Фазовращателя используемый в качестве датчика 16 фазы вращающийся трансформатор питается ортогональными (если в ка честве датчика Фазы используется сельсин, то трехфазными) сигналами, которые вырабатывает генератор 17 несущей частоты. Сдвиг 90 между выходными сигналами генератора 17 не сущей частоты обеспечивается включенным на его выходе 2-разрядным счетчиком 20 Джонсона, на счетный вход которого поступают импульсы с делителя 19 частоты. Коэффициент преобразования делителя 19 частоты выбирается таким, чтобы (с учетом коэффициента пересчета счетчика 20 Джонсона, равного 4) отношение частот выходных сигналов импульсного генератора 18 и генератора 17 несущей частоты имело значение, являющееся наименьшим общим кратным для числа осей 1 всех используемых систем координат, и обеспечивало необходимую дискретность для сдвига второй вспомогательной систеж координат Х, Х на угол (90-6) с заданной точностью. При выполнении предлагаемого устройства это отношение равно 360, что позволяет измерять составляющие в системах координат с числом осей К, разрешенных для коррекции: 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12 и т,д,Постоянные напряжения О и 0, пропорциональные проекциям вектора дисбаланса в прямоугольной измерительной системе координат, с выходов Фазовых детекторов 3 и 4 поступают на входы блоков 5 и 6 памяти. После окончания измерения (через интервал времени, достаточный для установления переходных процессов в фильтрах нижних частот,. входящих в состав фазовых детекторов 3 и 4) блоки 5 и 6 памяти переключаются (по управляющим входам, не указаны) в режим хранения и вращение балансируемого ротора прекращается. При этом на выходах блоков 5 и б памяти Фиксируются напряжения, соответствующие проекциям вектора дисбаланса н прямоугольной системе координат ХУ . Эти напряжения поступают на информационные (первые) входы амплитудных модуляторов 7 и 8, науправляющие (вторые) входы которых приходят ортогональные импульсы с генератора 17 несущей частоты. На выходах модуляторов 7 и 8 формируются сигналы, основные гармоники которых пропорциональны проекциям У и 0Векторная сумма этих сигналов с выхода сумматора 9 поступает на фильтр 10 нижних частот, подавляющий высшие гармоники. Синусоидальный сигнал на выходе фильтра 1 О нижних частот представляет собой аналог на несущей час- тотем отфильтрованного от помех сигнала дисбаланса, Лмплитуда и фаза этого сигнала несут информацию о значении и Фазе вектора дисбаланса. Ре 5 1270 гистратор 13 значения дисбаланса предназначен для индикации значения дисбаланса и преобразования значения дисбаланса в дискретную Аорму при автоматизации процесса балансировки.Из векторной диаграммы, приведенной на фиг. 2, видно, что для определения составляющих В и В вектора дисбаланса необходимо измерить его проекции Р и Рв на вспомогательные 10 оси, перпендикулярные составляющим Р и Р . Проекции РА и Рв связаны с составляющими В, и Вв выражениями:1 1Р - т,Р и П = т Ррд зпс( А в зхпм 15 в пятиасевой системе координат, на 1пример:(=72, а , - =1,051,зпбДля получения составляющих В и ВВ преобразованный на несущую частоту20 сигнал дисбаланса через аттенюатор 141с учетом коэффициента - - поступаетзхпс%на информационные (первые) входы Аа 25 зовых детекторов 32 и 33. На их уп-. равляющие (вторые) входы подаются прямоугольные импульсы, фаза которых обеспечивает Аормирование выходных напряжений, пропорциональных проекциям Р, и Р и, соответственно, сос 30 тавляющими В вектора дисбаланса. Опорные. сигналы Х и Х (диаграммы 31/1 и 30/4 на Аиг. 3) приведены для случая, когда в качестве Фазовых детекторов 32 и 33 используется устрой-З 5 ство выборки и хранения. При этом Аазы их положительных перепадов (им соответствуют моменты выборки сигнала) на временных диаграммах соответствует осям Х, и , векторной диаг раммы на фиг2,(При использовании в качестве Аазовых детекторов 32 и 33 синхронных ключевых детекторов фаза опорных сигналов должна быть смещена на 90 С).45Постоянные напряжения,пропорциональные составляющим Р и Р вектора , дисбаланса, с выходов Фазовых детекторов 32 и 33 поступают на регистра. торы 34 и 35 составляющих дисбаланса дня индикации и преобразования вдискретную форму при автоматиэапиипроцесса балансировки.Для отыскания составляющих Ли Эвна балансируемом роторе на первыевходы регистраторов 36 и 37 Фазыпоступает сигнал углового положенияс выхода датчика 16 Фазы, представляющий собой синусоидальный сигнал несущей частоты, На вторые входы регистраторов 36 и 37 фазы подаются опорные сигналы 1( и У , Фаза положительных перепадов которых соответствует составляющим В и Рв.Поиск составляющих Цц и Бв на роторе производится путем поворота балансируемого ротора (жестко связанного с датчиком 16 Аазы) до совпадения Ааз сигналов на входах регистра" торов 36 и 37 фазы (паочередно).Рассмотрим процесс Аармиравания опорных сигналов )( У и У,.Гдля привязки текущего вектора косям на балансируемом роторе, разрешенным для коррекции, счетчик 23 фор-,мирует сигнал К) (см, диаграмму 19на Фиг. 4), являющийся электрическим аналогом этих осей (Аиг. 2, осиК 1-К 5). Сигнал Кд представляет собойпрямоугольные импульсы, число которых за период несущей частоты д равно числу осей К . Формирование импульсов осуществляется путем пересчета счетчиком 23 выходных импуль"сов импульсного генератора 18,КоэфАициент п пересчета счетчика 23 задается по Б 1-входу (входупредварительной установки счетчикав состояние, соответствующее числу и) программатором 28 и выбираетсяравным360п= --Кпри числе осей К =5, коэффициент п=72.Угловое положение сигнала КОЗ в системе координат, образуемой ортогональными сигналами несущей часто- тыМ, задается путем синхронизации по В-входу счетчика 23 импульсами, формируемыми укорачивающей цепочкой 22 из отрицательных перепадов выходного сигнала одновибратора 2 1. Длительность выходных импульсов адновибратара 21 задает угол сдвига сиг- налаКотносительно одной из осей этой системы координат (например, на выходе О генератора 17 несущей частоты) и определяется расчетным путем или при наладке.Определение двух из 1 осей, на которых лежат составляющие Р 1 и Эв дисбаланса (К и К на Аиг. 2), начинается с того, чта выявляется одна из них, расположенная справа.7 12705триггер 24, на С-вход которого поступает сигнал М , а на Б-вход - выходные импульсы Формирователя 15.Положительные перепады этих импульсов соответствуют угловому положению -5вектора дисбаланса,Для упрощения конструкции Формирователь 15, состоящий, например, изфазовращателя на 90 и нуль-компара 1 Отора, может быть выполнен без Фазовращателя на 90, при этом перепадыего выходных импульсов оказываютсясмещенными на 90 относительго угладисбаланса, что учитывается при настройке путем поворота на такой жеугол сигналаКд, Положительные перепады импульсов, выделяющихся на выходе триггера 24, соответствуютоси 2. Укорачивающая цепочка 25преобразует эти перепады в короткиеимпульсы, служащие для синхронизациивторого счетчика 26 и второго и третьего двухразрядных счетчиков 30и 31 Джонсона, которые обеспечиваютформирование первой вспомогательнойпрямоугольной системы координат Х,Мось 1 которой совпадает с составляющеи 1)д и второи - К,У , ось У которой совпадает с составляющей Р (нафиг. 2 эти составляющие расположенына осях на роторе, разрешенных длякоррекций, К 2 и К 1). Для их формирования на счетный вход счетчика 26поступают импульсы с импульсного генератора 18. Коэффициент пересчетасчетчика 26 выбирается равным коэффициенту делителя 19 частоты, который в. рассматриваемом примере выполнения устройства имеет значение 90.40На втором выходе счетчика 26 при егозаполнении (на 90-м счетном импуль-се) вырабатываются положительные перепады, осуществляющие тактированиесчетчика 30 Джонсона четыре раза за45период частотыьУ. В результате накаждом из четырех выходоВ счетчика30 Джонсона: формируются прямоугольные импульсы типа меандр,частоты),фаза которых соответствует осямУ, )( У, (см. Фиг. 2). Цифровойкомпаратор 27 осуществляет сравнениетекущего состояния счетчика 26 с кодом, заданным программатором 29, Вмоменты равенства кодов (4 раза запериод частоты о 3) на выходе цифрового,компататора 27 Формируются положительные перепады, которые осуществляют тактирование счетчика 31 Джон- с 95 8сона с задержкой на угол 90 -Ы, заданный программатором 29, В результате на каждом из четырех выходовсчетчика 31 Джонсона вырабатываютсясигналы вспомогательной системы координат 11 , , , 1 . Выходныесигналыи У, счетчиков 30 и 31Джонсона используются в качестве опорных для Фазовых детекторов 32 и 33,которые вырабатывают постоянные напряжения, пропорциональные составляющим Э и В . Сигналы )1 и 1 используются для отыскания составляющих 0т на балансируемом роторе. Таким образом, балансировка ротора с использованием данного устройства осуществляется в следующей последовательности: включают измерительное вращение, через необходимый интервал времени (5-10 с) вращение выключается и устройство переводится в режим хранения информации, при этом регистратор 13 значения дисбаланса позволяет оценить необходимость корректировки дисбаланса (сравнивая значения дисбаланса с допустимой для данного ротора величиной) а регистраторы 34 и 35 составляющих дисбаланса позволяют определить величину корректирующей массы, которую нужно устранить или внести (в зависимости от выбранного метода коррекции) по каждой из двух составляющих дисбаланса на осях, разрешенных для коррекции, Вращая ротор (вручную или автоматически), отыскивают эти оси (оси коррекции) на роторе, контролируя их регистраторами 36 и 37 фазы. Измерительное устройство к балансировочному станку обеспечивает повышение точности балансировки роторов с ограниченным числомосей, разрешенных для коррекции, за счет автоматического разложения вектора дисбаланса на составляющие без участия оператора.Кроме того, обеспечивается возможность оперативной перестройки устройства путем переключения программаторов и установки необходимого коэффициента передачи аттенюатора при изменении чист.а осей на роторе, разрешенных для коррекции, что приводит к увеличению производительности и расширению технологической возможности устройства.Измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее вибродатчик, соединенные с его выхсдом две последовательные цепочки, включающие каждая фазовый детектор, блок памяти и амплитудный модулятор, датчик фазы, соединенные с его выходом третий и четвертый фазовые детекто р ры, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого и второго фазовых детекторов, сумматор, входы которого соединены с выходами амплитудных модуляторов, 15 регистратор значения дисбаланса и генератор несущей частоты, первый выход которого связан. с соединенными между собой первым входом датчика фазы и вторыми входами третьего фа эового детектора и первого амплитудного модулятора, а второй выход - с соединенными между собой вторыми входами датчика фазы, четвертого фазового детектора и второго амплитудного 25 модулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения дисбаланса, оно снабжено фильтром нижних частот, вход которого еоединен с выходом сумматора, Зр соединенными с выходом фильтра нижних частот и с входом регистратора значения дисбаланса аттенюатором и формирователем, пятым и шестым фазовыми детекторами, первые входы кото- З рых соединены с выходом аттенюатора, первым и вторым регистраторами составляющей дисбаланса, входы которых соединены соответственно с выходамипятого и шестого фазовых детекторов,последовательно соединенными одновибратором, вход которого соединенс вторым выходом генератора несущейчастоты, первой укорачивающей цепочкой, соединенным В-входом первымсчетчиком, соединенным С-входомтриггером, 0-вход которого соединенс выходом формирователя, второй укорачивающей цепочкой и соединеннымВ-входом вторым счетчиком, цифровымкомпаратором, связанным с первым выходом второго счетчика, первым и вторым программаторами, связанными соответственно с Б,-входом первогосчетчика и с вторым входом цифровогокомларатора, первым и вторым счетчиками Джонсона, В-входы которых сое"динены между собой и с В-входом второго счетчика, С"входы - соответственно с вторым выходом второго счетчика и выходом, цифрового компаратора, а первые выходы - соответственНос вторыми входами шестого и пятогофазовых детекторов,и первым и вторымрегистраторами фазы,первые входы которых соединены с выходом датчикафазы, а вторые - соответственно свторыми выходами первого и второгосчетчиков Джонсона, а генератор несущей частоты выполнен в виде последовательно соединенных импульсногогенератора, выход которого соединенс С - входами первого и второгосчетчиков, делителя. частоты идополнительного счетчика Джонсона.12 1595 1 Вй Соста Техре тель М. КруглИ.Пспович ор О, Луго Редак Проектная, 4 одственно-полиграфическое предприятие, г, Ужг Пр з 6232(42 ВНИИПИ по д13035, М