Устройство для динамической балансировки роторов лучом лазера

(57) Изобретенровочной техник КОЙ БАРАбаланси ДЛЯ ДИНАМИЧОВ ЛУЧОМ ЛА относится и является соверЬЭ и.( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ(61) 1226 (21) 4383 (22) 26,0 (46) 151 (71) Моск гический кого (72) В.М. М.Л. Ценц ков и Л.Л (53) 620. (56) Авто У 1226091 шеыствованием изобретения по авт.св.В 1226091, Цель изобретения - повышение точности, производительности икачества балансировки за счет саигания продуктов эрозии в активном окисляющем газе, Окислякнщий гаэ черезпневмомагистраль 35 и второй электропневмоклапан 36, управляемый управляющим триггером 42, подается во вторуюкамеру 37, где происходит окислениепродуктов эрозии, выделившихся прикоррекции лучом лазера 4, Окисленныепродукты эрозии через конус 39 и отверстие 26 всасываются внутрь камеры25, откуда удаляются насосом 27. Процесс синхронизируется последовательно соединенными здущими мультивибрато.рами 40 и 41. 3 ил, 1515086Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для балансировки малогабаритных роторов лучом лазера,Цель изобретения - повышение точности, производительности и качествапутем сжигания продуктов эрозии вокисляющем газе.На фиг, 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг, 2 - осциллограммы работы устройства; на фиг.3 осциллограммы работы блока управления скоростью ротора,Устройство содержит основание 1,подвес 2, в котором устанавливаетсяротор с приводом, расположенные соосно фокусирующий объектив 3 и корректирующий лазер 4, датчик 5 опорногосигнала и датчики 6 и 7 дисбаланса,механически связанные с подвесом 2,соединенный с датчиками 5-7 блок 8измерений, последовательно соединенные амплитудный детектор 9, пороговый элемент 10 элемент 2 И 11, соединенный с К-входом триггера 12 режима, блок 13 управления скоростью,второй. вход которого соединен с выходом датчика 5 опорного сигнала,соединенный также с К-входом триггера 14 запрета, обратный выход которого связан с вторым входом элемента2 И 11, последовательно соединенныевторой пороговый элемент 15, связанный входом с выходом блока 8 измерений, блок 16 формир алания стробафазы "тяжелого места", второй входкоторого соединен с вторым выходомблока 13 управления скоростью, иэлемент 4 И 17, второй и третий входыкоторого соединены соответственно свыходом триггера 12 режима и обратным выходом триггера 14 запрета,блок 18 управления лазером, выходкоторого связан с лазером 4, а первый вход подключен к выходу амплитудного детектора 9, блок 19 включенияи сброса, выход которого связан ссоединенными между собой Б-входамитриггеров 12 и 14 режима и запрета,источник 20 переменного тока и связанный с ним сигнальным входом блок21 ключей, выход которого соединенс входом привода ротора, а управляющий вход - с первым выходом блока 3управления скоростью, систему 22 удаления продуктов эрозии, выполненнуюв виде последовательно соединенныхэлектропневмоклапана 23, предназна 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ченного для соединения с пневмомагистралью 24 высокого давления, камеры 25 с отверстиями 26, расположенными соосно герметично закрепленному на камере 25 фокусирующему объективу 3 и перпендикулярно оси камеры 25, насоса 27, предназначенного для удаления продуктов эрозии, блока 28 управления насосом, выход которого сое; динен с входом насоса 27, второго элемента 2 И 29, входы которого соединены соответственно с выходом триггера 12 режима и обратным выходом триггера 14 запрета, а выход - с входом блока 28 управления насосом, второго триггера 30 запрета, выход которого соединен с четвертым входом элемента 4 И 17, трех ждущих мультивибраторов 31-33, выходы которых соединены соответственно с входом элект ропневмоклапана 24, 8-входом второго триггера 30 запрета и соединенными между собой К-входом триггера 30 запрета и вторым входом блока 18 управления лазером, управляющие входы ждущих мультивибраторов 31 и 32 соединены между собой и с выходом второго элемента 2 И 29, сигнальные входы - с третьим выходом блока 13 управления скоростью, а вход ждущего мультивибратора 33 - с выходом элемента 4 И 17, систему 34 подачи окисляющего газа, выполненную в виде последовательно соединенных пневмомагистрали 35 окисляющего газа, второго электропневмоклапана 36 и коаксиальной первой второй камеры 37 с отверстием 38, соосным выходному отверстию 26 и большим по диаметру, чем выходное отверстие 26, защитный конус 39, размещенный в отверстиях 26 и 38 камер 25 и 37, и последовательно соединенные первый дополнительный ждущий мультивибратор 40, входы которого соединены с выходом второго элемента 2 И 29 и третьим выходом блока 13 управления скоростью, второй дополнительный ждущий мультивибратор 41, соединенный с Я-входом управляющего триггера 42, К-вход которого соединен с выходом третьего ждущего мультивибратора 33, а выход - с управляю" щим входом второго электропневмоклапана.Блок 13 управления скоростью выполнен в виде последовательно соединенных кварцевого генератора 43, делителей 44-46 частоты, второй и тре"551508тий выходы первого из которых являются вторым и третьим соответственно выходами блока 13 управления скоростью, элемента 3 ИИЛИ 47, первыйвход которого является вторым входомблока 13 управления скоростью, второй и пятый входы соединены с первымвыходом делителя 45 частоты, а третий, четвертый и шестой - с перными вторым выходами делителя 46 частотыи первым выходом делителя 44 частотысоответственно, счетчика 48, с входомкоторого соединен выход элемента3 ИИЛИ 47, блока 49 сравнения кодов,двух регистров 50 и 51, С-входы которых соединены с выходом счетчика 48,а выходы - с первым и вторым соответственно входами блока 49 сравнениякодов, распределителя 52 импульсов, 20второй и третий входы которого соединены между собой и с вторым входомделителя 45 частоты, первый и четвертый - с вторым и первым соответственно выходами делителя 46 частоты, а 25первый и второй выходы - соответственно с 7-входами регистров 50 и 51,третьего элемента 2 И 53, выход которого является первым выходом, а первый вход - перным входом блока 13 30управления скбростью, а второй входсоединен с выходом блока 49 сравнениякодов, и трех последовательно соединенных четнертого-шестого ждущихмультивибраторов 54-56, вход и выход35первого из которых соединены соответственно с перным выходом делителя 45частоты и пятым нходом распределителя 52 импульсов, а ныход третьегос к-входом счетчика 48,Устройство работает следующим образом.Балансируемый ротор устанавливаютна поднес 2 и подключают приводом кблоку 21.ключей. Нажимают кнопку 81блока 19 включения и сброса (условноне изображена), импульс с выходакоторого (фиг. 2, О, ) задним фронтом устанавливает триггеры 12 и 14реюма и запрета (фиг. 2, Б, , Ц )в состояние логической единицы. Триггер 14 запрета удерживает от срабатывания элемент 4 И 17 и триггер 12режима до разгона ротора до частотыбалансирования, Сигнал логической55единицы с выхода триггера 12 режимавключает через третий элемент 2 И 53блок 21 ключей, через который на привод ротора (фиг, 2, , ) с выходов 6 6источника 20 переменного тока начинает поступать переменный ток рабочейчастоты. Ротор начинает разгоняться.При выходе на рабочие обороты сигналс блока 13 управления скоростью повходу К сбрасывает в начальное поло"жение триггер 14 запрета, сигнал собратного выхода которого разрешаетсрабатывание элемента 4 И 17 и черезэлемент 2 И 11 подготавливает возвраттриггера 12 режима по входу К, еслидисбаланс ротора в плоскости коррекции не превышает по величине полядопуска, Если это не так, то осуществляется цикл коррекции дисбаланса.Одновременно через второй элемент2 И 29 и блок 28 управления насосомвключается насос 27, Дисбаланс ротора в плоскостях коррекции воспринимается датчиками 5-7 и преобразуетсяизвестным способом блоком 8 измеренийв два синусоидальных напряжения, первое из которых (фиг, 2, 1 ) характеризует величину и угол дисбаланса в одной, а второе - в другой плоскостикоррекции, Роль этого блока можетвыполнять, например, электронный блокбалансироночного станка типа лунаили аналогичного типа,Напряжение, характеризукщее дисбаланс в требуемой плоскости коррекции,воспринимается пороговым элементом15, формирующим прямоугольные импульсы, начальная фаза которых носит информацию об угле дисбаланса.После сдвига на определенный уголблоком Ь формирования строба фазы"тяжелого места" (фиг, 2, Б ) этиимпульсы соответствуют положению"тяжелого места" ротора н фокусеобъектива 3 лазера 4.Цикл коррекции дисбаланса происходит следующим образом,С выхода делителя 44 (т.е, с третьего выхода блока 13) поступают импульсы с периодом следования импульсон лазера 4 конкретного типа (например, для установки "Квант" Е ю0,1 Гц; "Квант" - Е =10 Гц ит.д.). Эти импульсы своим переднимфронтом запускают после поступлениясигнала с элемента 2 И 29 (фиг. 2,0) перный, второй и седьмой ждущиейЧмультинибраторы 31, 32 и 40. Мультивибратор 31 формирует импульс длительностью сравный времени включения сжатого газа защиты от продуктовэрозии (обычно =0,5-2,0 с), второй35 мультивибратор 32 - короткий импульс , = 0,3-0,5 с, создающий временную задержку, необходимую для срабатывания электропневмоклапана 23 и подачи5 сжатого газа из магистрали 24, а седьмой мультивибратор - временную задержку с , необходимую для создания запаздывания включения второго электропневмоклапана относительно первого 10 23 (обычно=0,05-0,1 с). Через некоторое время срабатывает ждущий мультивибратор 41, который формирует короткий импульс длительностью (обычно ,р 0,5-1 1 О с), который включает управляющий триггер 42, а через него - второй электропневмоклапаи, через который начинает поступать окисляющий гаэ, например кислород, Окисляющий газ через вторую камеру 37 поступает в отверстие 38, заполняет зону коррекции и отсасывается внутрь камеры 25 через конус 39 и отверстие 26, Таким образом, в зонах коррекции и отсоса продуктов 25 эрозии создается концентрация окисляющего газа, необходимая для сгорания продуктов эрозии от будущего взаимодействия лазерного импульса с материалом ротора, 30Через времявключается второй триггер 30 запрета, единичный сигнал. на выходе которого разрешает прохождение импульса строба "тяжелого места" через элемент 4 И 17,Первый же прошедщий импульс (калибруется по длительности третьимл ждущим мультивибратором 33, ь Ъ 0,05 мкс и определяется конструкцией блока 18 управления) сбрасывает 40 в исходное состояние второй триггер 30 запрета, запрещающий прохождение импульсов строба "тяжелого места" на время периода ТА, и управляющий триггер 42, отключающий второй элек тропневмоклапан 36 и через времялего отключения (обычно в=О, 1 с) прекращающий подачу окисляющего газа под давлением РЭО,2-0,5 МПа (общеел время подачи окисляющего газа0,3-0,5 с). Так как с помощью амплитудного детектора 9 выделяется постоянное напряжение, пропорциональное дисбалансу (фиг, 2, Б ), то это напряжение управляет через блок 18 управления энергией импульсов лазера/14 (в качестве блока управления может быть использована система управления СУМлазера типа "Квант" ), а также является опорным для второго порогового элемента 10, настроенного на амплитуду сбрасывания, пропорциональную остаточному дисбалансу,и отключающего через второй элемент 2 И 11 процесс балансировки, если величина дисбаланса меньпе допуска, Строб "тяжелого места" ротора (фиг. 2, Ц 1 ) при условии включения триггеров 12 и 31 режима и запрета и выключения триггера 14 запрета инициирует запуск лазера 4 через блок 8 управления лазером (фиг. 2, Б, ). Лазерный импульс производит (фиг. 2, Т ) коррекцию неуравновешенной массы и на поверхности ротора появляется след в виде глухого отверстия.Продукты эрозии, возникающие при взаимодействии луча с материалом ротора, окисляются под действием окисляющего газа как в зоне коррекции, так и внутри конуса 39, интенсивно всасываются под действием сжатого газа из магистрали 24 внутрь прямоугольной камеры 25 через отверстие 26 и отсасываются насосом 27, удаляясь иэ зоны ротора, Интенсивное сгорание жидкой и газообразной фаз материала ротора в составе продуктов эрозии, а также жидкой фазы в микролунке отверстия и их интенсивный отсос позволяют увеличить объем одновременно удаляемой массы, исключить образование облоя в виде отлетающих капель материала на поверхности ротора.Процесс автоматически повторяется до достижения дисбалансом поля допуска из зоны на поверхности ротора, после чего пороговый элемент 10 отключает триггер 12 режима, прекращается подача питающего напряжения на привод ротора и отключается насос 27. Ротор останавливается, его поворачивают и балансируют в другой плоскостиПроцесс подстройки частоты вращения ротора при балансировке протекает следующим образом.При работе блока 13 управления скоростью последовательность импуль" сов стабильной частоты с выхода кварцевого генератора 43 делится делителями 44-46 частоты первым - до частоты опорного сигнала Г и частоты Г балансировки, вторым - до 0,5 Гц и третьим - до частоты Е щ 0,25 Гц. Указанные напряжения и импульсы с выхода датчика 5 опорногосигнала ротора коммутируются элементом ЗИИЛИ 41 в последовательность пачек импульсов длительностью ь1 каждая, содержащих четные импульсы с частотой Е а нечетные - часРт фтотой Г, вращения, и несут информаРьцию о текущем и заданном значениях частоты вращения ротора. Эти импульсы записываются счетчиком 48, предварительно сбрасываемым в нулевое положенйе импульсами с частотой 1, с выхода шестого ждущего мультивибратора 56.Параллельные коды, соответствующие заданной ЕР и текущей Е частотам вращения ротора,последовательно записываются регистрами 50 и 51 по импульсам с выходов распределителя 52 импульсов, причем последний выдает импульсы частотой сдвинутые один относительно другого на половину периода (фиг. 3, Ц,1 0). Это необходимо для того, Ы(а)чтобы записывать в регистре 50 код, соответствующий заданной частоте, вращения ротора,. и в регистре 51 текущей частоте вращения ротора, Коды выходов регистров 50 и 51 сравниваются блоком 49 сравнения кодов, так что сигнал на его выходе равен логической единице при ЕРГ иЪ РТ логическому нулю, если наоборот. Этот сигнал через третий элемент 2 И 53 и блок 21 ключей управляет приводом ротора, а следовательно, его скоростью, а также первым перепадом отключает триггер 14 запрета.Наличие в устройстве системы подачи активного окисляющего газа в зо 1 ну обработки, а также элементов, осуществляющих синхронную работу этой системы, позволяет повысить точность, производительность и качество следов на поверхности ротора за счет сжигания жидкой или газообразной фаз продуктов эрозии, возникающих при лазерной коррекции дисбалансов, в атмосфере сжатого активного окисляющего газа,10Формула изобретенияУстройство для динамической балансировки роторов лучом лазера по авт,св, Ф 1226091, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности,производительности и качества балансировки, оно снабжено системой подачиокисляющего газа, выполненной в видепоследовательно соединенных пневмомагистрали окисляющего газа, второгоэлектропневмоклапана и коаксиальнойпервой второй камеры с отверстием,25 соосным с отверстием первой камерыи большим по диаметру, защитным конусом, размещенным в отверстиях камер,и последовательно соединенными первым дополнительным ждущим мульти 30 вибратором, входы которого соединены с выходом второго элемента 2 И,и третьим выходом блока управленияскоростью, вторым дополнительнымждущим мультивибратором и соединеннымБ-входом управляющим триггером,К-вход которого соединен с выходомтретьего ждущего мультивибратора, авыход - с управляющим входом второгоэлектропневмоклапана, 5508 Ь15 5086 изг и,и,иц угл Корректор В Маков едак и ГКНТ СС роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарин Составитель Ю Техред Л.Сердю каз 7827 Тирам 789НИИПИ Государственного комитета по изо113035, Москва, Ж, Р Подписноеетениям и открьггиямушская наб., д, 4/5