Измерительное устройство к балансировочному станку

(51)4 С 01 М 1 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОсудАРстВенный кОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Минское станкостроительное производственное объединение им. Октябрьской революции(72) В.А.Малыгин и Н.В.Политаев (53) 620,1.05,531,382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 1010485, кл. С 01 М 1/22, 1981,Авторское свидетельство СССР У 1326927, кл. С О 1 М 1/22, 1986. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО К БАЛАНСИРОВОЧНОМУ СТАНКУ(57) Изобретение относится к балансировочной технике, Цель изобретения - повышение производительности и расширение функциональных возможностей за счет одновременного иэмерения дисбаланса и формирования опорныхсигналев для центральной и дополнительной осей коррекции. Схема 1 измерения параметров дисбаланса осуществляет преобразование дисбалансав электрический сигнал, фильтрациюего и управление дискретными элементами. Регистратор 16 индицирует значения дисбаланса и преобразованиеего в дискретную форму, Блок 5 осуществляет временную задержку импульсов на интервал, соответствующийзаданному углу (О -90) между центральной и дополнительной осями коррекции. На выходах Р-триггеров 10и 11 формируются импульсы типа меандра несущей частоты, фаза положительных перепадов которых сдвинута соответственно на углы с и -с 1 . 4 ил.Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в балансировочных станках, станках-автоматах и автоматических линиях при балансировке в полярной системе координат, когда дисбаланс ротора не может быть скомпенсирован внесением дисбаланса по одной оси коррекции, и возникает необходимость использования дополнительных осей коррекции на балансируемом роторе.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение производительности устройства за счет одновременного измерения параметров дисбаланса и формирования опорных сигналов для позиционирования по центральной и дополнительным осям и воэможности изменения угла 20 между осями в любое время, что сокращает время наладки и, следовательно, длительность цикла измерения.На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на 25 фиг. 2 - структурная схема фильтра - ции; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 4 - векторная диаграмма.Устройство содержит схему 1 изме рения параметров дисбаланса, коммутатор 2, первый вход которого соединен с первым выходом, а выход - с входом схемы 1 измерения параметров дисбаланса, последовательно соединенные укорачивающую цепочку 3, вход которой соединен с первым входом коммутатора 2, умножитель 4 частоты, блок 5 регулируемой задержки, логический элемент 2 И 6, и соединенный 40сБ-входом Ю-триггер 7, двухраэрядный счетчик 8, Я-вход которого соединен с входом, а С-вход - с выходом умно- жителя 4 частоты, реверсивный счетчик 9, К-вход которого соединен с инверсным выходом КБ-триггера 7, С- вход - с вторым выходом схемы 1 измерения параметров дисбаланса, 1 "- вход - с первым выходом двухраэрядного счетчика 8 и вторым входом логического элемента 2 И 6, а выход - с К-входом КБ-триггера 7, и первый 10 и второй 11 Э-триггеры, С-входы которых соединены соответственно с прямым и инверсными выходами КБ-триггера 7, Р-входы - с вторым выходом двухраэ 55 рядного счетчика 8, а выходы - соответственно с вторым и третьим входами коммутатора 2. Схема 1 измерения параметров дисбаланса выполнена в виде вибродатчика 12, датчика 13 фазы, генератора14 несущей частоты, первый и второйвыходы которого соединены соответственно с первым и вторым входамидатчика 13 фазы, а третий выход представляет собой второй выход схемы 1измерения параметров дисбаланса,схемы 15 фильтрации, четыре входакоторой соединены соответственно свыходами вибродатчика 12, датчика13 фазы и первым и вторым выходамигенератора 14 несущей частоты, соединенных с выходом схемы 15 фильтрации регистратора 16 значения дисбаланса и формирователя 17, выход которого представляет собой первый выход схемы 1 измерения параметров дисбаланса и регистратора 18 фазы, первый вход которого соединен с выходомдатчика 13 фазы, а второй вход представляет собой вход схемы 1 измерения параметров дисбаланса,Схема 15 фильтрации может бытьвыполнена, например, в виде первого19 и второго 20 фазовых детекторов,первого 2 1 и второго 22 блоков памяти, связанных соответственно с выходами первого 19 и второго 20 фазовых детекторов, первого 23 и второго 24 амплитудных модуляторов, ин. формационные входы которых соединены соответственно с выходами блоков 21 и 22 памяти, последовательно соединенных сумматора 25, два входа которого соединены с выходами амплитудных модулятора 23 и 24 и фильтра 26 нижних частот и третьего 27 и четвертого 28 фазовых детекторов, выходы которых соединены с управляющими входами соответственнд первого 19 и второго 20 фазовых детекторов, первый вход схемы 15 фильтрации представляют собой объединенные вместе информационные входы первого 19 и второго 20 фазовыхдетекторов,второй вход - объединенные вместе информационные входы третьего 27 и четвертого 28 фазовых детекторов, третий и четвертый входы - управляющие входы третьего 27 и четвертого 28 фазовых детекторов, объединенные с управляющими входами соответственно первого 23 и второго 24 амплитудных модуляторов, а выход - выход фильтра 26 нижних частот.Коммутатор 2 может быть выполнен например, в виде электромеханического или электронного переключателя,15 35 Умножитель 4 частоты может быть5выполнен, например, в виде схемыфазовой автоподстройки частоты с делителем частоты в цепи обратнойсвязи, с включенной на выходе укорачивающей цепочкой. 10Входящие в состав схемы фазовойавтоподстройки частоты фазовый детектор и генератор, управляемый напряжением,могут быть реализованы намикросхеме КР 1561 ГГ 1.Блок 5 регулируемой задержки может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных одновибратора и укорачивающей цепочки.КБ-триггер 1 с динамическим Квходом может быть реализован на базеР-триггера (например, 1/2 корпусамикросхемы КР 561 ТМ 2), Б-вход которого является Я-входом КЯ-триггера,С-вход является К-входом КБ-триггера, а на Р-вход подан уровень логического "О.Реверсивный счетчик 9 может бытьвыполнен на микросхеме типа КР 561 ИЕ 14,выход которой является выходом рееверсивного счетчика,Числа, стоящие у начала каждойиэ осей ординат временных диаграмм(фиг. 3), указывают позиционное обозначение соответствующих элементовструктурных схем на фиг, 1 и фиг.2,а цифры в скобках, стоящие рядом счислами, указывающими позиционныеобозначения элементов, обозначаютпорядковый номер выходаНа временной диаграмме (фиг,3),обозначенной цифрой 9 по оси ординатотсчитывается условно объем заполнения счетчика 9, по оси ординат остальных временных диаграмм отсчиты 45вается напряжение.На векторной диаграмме (фиг. 4)показан пример компенсации дисбаланса балансируемого ротора путем устранения материала сверлением по центральной оси, противоположной вектору50измеренного дисбаланса(Р1, и двумдополнительным осям коррекции. Дисбалансы, вносимые каждым из отверстий, обозначены соответственно Р55Р . и Р. Символами + Ы и - Ы обоэ 2начены углы между дополнительньгии центральной осями коррекции на балансируемом роторе,Устройство работае следующим образом.Определение значения дисбаланса и отыскание мест его коррекции на балансируемом роторе осуществляет схема 1 измерения параметров дисбаланса. Измерение параметров дисбаланса производится при вращении балансируемого ротора с частотой й. Выделяющийся при этом на выходе вибродатчика 12 электрический сигнал, несущий информацию о значении и угле дисбаланса, очищается от помех схемой 15 фильтрации, Работа схемы 15 фильтрации основана на перемножении фильтруемого сигнала на опорные ортогональные сигналы частоты Я , образующие прямоугольную систему координат ХУ, Для формирования опорных сигналов на второй вход схемы 15 фильтрации поступает выходной сигнал датчика 13 фазы, частота которого равна ы + Й (или ы - Я ). В качестве датчика 13 фазы используется вращаюгийся трансформатор (или сельсин), включенный в режим фазовращателя. Для обеспечения режима фазовращателя .вращающийся ,рансформатор питается ортогональньми сигналами (для сельсина - трехфазными) несущей частоты. Ортогональные сигналы несущей частоты поступают на третий и четвертый вход схемы 15 фильтрации. фазовые детекторы 21 и 28 осуществляют перемножение выходного сигнала датчика 13 фазы на ортогональные сигналы несущей частоты ы , в результате чего на их выходах выделяются ортогональные сигналы частоты Я., Постоянные напряжения 0и Бу, пропорциональные проекциям вектора дисбаланса в прямоугольной системе координат ХУ, с выходов фазовых детекторов 19 и 20 через блоки 21 и 22 гамяти поступают на выходы амплитудных модуляторов 23 и 24. На выходах амплитудных модуляторов 23 и 24 формируются сигналы несущей частоты ы, амплитуды основных гармоник которыХ пропорциональны соответственно напряжениям (1 и о . Векторная сумма этих сигналов с выхода сумматора 25 поступает через фильтр 26 нижних частот на выход схемы 15 фильтрации, Выделяющийся на выходе схемы 15 фильтрации гармонический сигнал представляет собой отфильтрованный от помех и перенесенный на несущую частотч ь)10 15 20 Регистратор 16 значения дисбаланса осуществляет индикацию значениядисбаланса или (и) преобразованиезначения дисбаланса н дискретнуюформу при автоматизации процесса балансировки,формирователь 17 преобразует синусоидальный выходной сигнал схемы15 фильтрации н прямоугольные импульсы, которые при соответствующемсостоянии коммутатора 2 (когда первыйего вход соединен с выходом) используются н качестве опорного сигналарегистратором 18 фазы при отысканиина балансируемом роторе центральнойоси коррекции, При этом на второйвход регистратора 18 фазы поступаетсигнал с датчика 13 фазы, фаза которого несет информацию о текущем угловом положении балансируемого ротора.Опорные сигналы, соответстнующиедополнительным осям коррекции, подаются на второй и третий входы коммутатора 2,Рассмотрим более подробнс процессформирования опорных сигналов, соответствующих дополнительным осям коррекции на балансируемом роторе,Укорачинающая цепочка 3, на входкоторой поступает выходной сигналформирователя 17, выделяет короткиеимпульсы, фаза которых несет информацию об угловом положении векторадисбаланса. Умнжитель 4 частоты вырабатывает короткие импульсы, делящие период выходного сигнала на четыре равных интервала (на фиг. 3интервалы пронумерованы цифрами 1,11, 111 и 1 Ч). Соединенный с выходом умножителя 4 частоты блок 5 регулируемой задержки осуществляет временную задержку импульсов на интервал, соответствующий заданному уг 25 30 35 40 45 50 55 сигнал дисбаланса. Амплитуда и фаза этого сигнала несут информацию о значении и угле дисбаланса балансируемого ротора.Длительность цикла измерения определяется временем установления переходных процессов в фильтрах нижних частот, входящих в состав фазовых детекторов 19 и 20. После окончания цикла измерения блоки 2 1 и 22 переключаются в режим хранения (по цепям,не указанным на фиг, 2), а вращение балансируемого ротора прекращается. лу с( (угол И может устанавливаться в диапазоне 0-90 ).Выходные импульсы умножителя 4 частоты поступают также на С-вход (счетный вход) двухрядного счетчика 8. Установка н единичное состояние счетчика 8 осуществляется по Б-входу выходными импульсами укорачинающей цепочки 3. Импульсы, выделяющиеся на первом выходе двухразрядного счетчика 8, управляют режимом работы реверсивного счетчика 9, устанавливая последний в режим суммирования в каждом 1 и 111 циклах (интервалы 1 и 111 на фиг. 3), и в режим вычитания в 11 и 111 циклах (интервалы 11 и 1 Ч на фиг. 3). Эти же импульсы поступают на вход логического элемента 2 И 6, разрешая прохождение на Б-вход (нход установки единицы) КБ-триггера 7, задержанных импульсов только в 1 и 111 циклах. В результате (с задержкой на интервал времени, соответствуюший углу с ) КБ-триггер 7 устанавливается в единичное состояние, при котором разрешается работа реверсинного счетчика 9, Возвращается КВ-триггер 7 в исходное (нулевое) состояние при воздействии на его К- вход положительных перепадов выходного сигнала реверсивного счетчика 9, которые возникают при нулевом состоянии всех его разрядов. Работа счетчика 9 н режиме вычитания (11 и 1 Ч циклы) продолжается столько же, сколько в режиме суммирования (1 и 111 циклы), поэтому КБ-триггер 7 формирует импульсы, положительные перепады которых на прямом и инверсном выходах расположены во времени симметрично относительно начала каждого 1 и 111 циклов с задержкой и соответственно опережением на угол Ы.Выходные импульсы КБ-триггера 7 используются для синхронизации первого и второго Р-триггеров 1 О и 11. На Р-нходы Р-триггеров 10 и 11 поступают импульсы со второго выхода двухраэрядного счетчика 8, представляющие собой меандр несущей частоты, фаза положительных перепадов которых совпадает с фазой выходных импульсов формирователя 17 (временная диаграмма 8 (2) на фиг, 3), В результате на выходах Р-триггеров 10 и 11 формируются импульсы типа меандр несущей частоты, фаза положительных перепадов которых сдвинута соответственнона угол + с( и - с 1 относительно угла дисбаланса, Эти сигналы поступают на второй и третий входы коммутатора 2 и используются для отыскания дополнительных осей коррекции на балансируемом роторе.Балансировка роторов с использованием предлагаемого устройства осуществляется в следующей последова 10 тельности.Включают измерительное вращение и через интервал времени, достаточный для разгона ротора до установившегося значения и установления переходных процессов в схеме 15 фильтрации, ее переключают в режим хранения, а вращение балансируемого ротора выключают. После этого регистратор 16 значения дисбаланса используют для оцен ки необходимости коррекции дисбаланса и выбора оптимального варианта коррекции: только по центральной оси коррекции или только по дополнительным осям коррекции, или по центральной и дополнительным осям коррекции. Затем коммутатором 2 поочередно (вручную или автоматически) выбираются опорные сигналы, соответствующие требуемой оси коррекции, и, пользуясь выходной информацией регистратора 16 фазы, осуществляют позиционирование балансируемого ротора местами коррекции под корректирующую позицию (например 1 сверлильную головку).Регулировку угла а осуществляют изменением временной задержки блока 5 регулируемой задержки.Предлагаемое устройство обеспечивает воэможность позиционирования балансируемого ротора по дополнитель 40 ным осям коррекции, причем элементы схемы, осуществляющие формирование соответствующих опорных сигналов, не требуют их переключения в режим45 хранения, что расширяет функциональные возможности устройства, так как позволяет неоднократно изменять угол с( после измерения дисбаланса. 1 еобходимость в неоднократном измененииугла Ы после окончания цикла измерения дисбаланса может возникнуть впроцессе наладки или при автоматизации процесса коррекции с переменнымчислом дополнительных осей коррекциии переменным углом с( . Формула изобретенияИзмерительное устройство к балансировочному станку, содержащее схему измерения параметров дисбаланса, укорачивающую цепочку, блок регулируемой задержки и коммутатор, вход которого соединен с входом укорачивающей цепочки и с первым выходом схемы измерения параметров дисбаланса, а выход - с входом последней, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения производительности, оно снабжено двухразрядным счетчиком, умножителем частоты, вход которого соединен с выходом укорачивающей цепочки и Б-входом двухраэрядного счетчика, а выход - с С-входом последнего и входом блока регулируемой задержки, соединенным с выходом последнего логическим элементом 2 И, соединенным Б-входом с его выходом КБ-триггером 1 реверсивным счетчиком, С-вход которо,го соединен с вторым выходом схемы измерения параметров дисбаланса, 11 11+ 1 -вход - с первым выходом дву хра эр ядно го счетчика и вторым входом логич е ского элемента 2 И , а выход - с К-в ходом КБ - тр и г ге р а 1 и первым и в торым Р-триг г ер ами, С -входы которых соединены соответственно с прямым выходом КБ-тр иг г е ра и соединенными между с об ой инверсным выходом по след- него и К-входом реверсивного сче т ч ик а, Р- входы - с вторым выходом двухра э ряд но го с ч е тчик а , а выходы - со о тв ет с тв е нно с вторым и третьим входами коммутатора .149 д 518 фдад ъ Составитель Ю.КругловТехред А.Кравчук Корректор Т.Малец Редактор А.Ревин Заказ 3744/47 Тираж 739 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101