Устройство для динамической балансировки роторов лучом лазера

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(46) 23.04.86. Бюл. Ф 15 (71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э. Циолковского(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙБАЛАНСИРОВКИ РОТОРОВ ЛУЧОМ ЛАЗЕРА(57) Изобретение относится к балансировочной технике и моает быть использовано для балансировки малога.80.1226091 АЮ 3)4 С 01 М 1/38 баритньпс роторов лучом лазера. Цельизобретения - повышение точности балансировки и упрощение конструкциидостигается заменой пптинделя-приводавращающейся оптической системы системой удаления продуктов эрозии.Продукты эрозии, возникающие под действием луча корректирующего лазера,интенсивно всасываются под действием сжатого газа, поступающего измагистрали через электропневмоклапанвнутрь камеры, и отсасываются насосом. Включение насоса через блок управления насосом и электропневмоклапан осуществляется соответственно сигналами с выходов элемента 2 Ии здущего мультивибратора в началецикла коррекции дисбаланса. 1 э.п.ф-лы, 3 ил.26091 2 51015 20 25 30 35 40 45 50 55 1 12Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для балансировки малогабаритных роторов лучом лазера.Цель изобретения - повышение точности балансировки и упрощение конструкции устройства, что достигается заменой сложного узлашпинделя-привода вращающейся оптической системы системой удаления продуктов эрозии.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 осциллограммы, характеризующие работу устройства; на фиг. 3 . - осциллограммы, характеризующие работу блока управления скоростью ротора (по оси абсцисс отложено время С, по оси ординат - напряжение (У ) на выходелблока, номер которого совпадает с индексом (Ч)Устройство для динамической балансировки роторов лучом лазера содержит основание 1, подвес 2, в котором устанавливается ротор с приводом, расположенные соосно фокусирующий объектив 3 и корректирующий лазер 4, датчик 5 опорного сигнала и датчики 6 и 7 дисбаланса, механически связанные с подвесом 2, соединенный с датчиками 5-7 блок 8 измерений, последовательно соединенные амплитудный детектор 9, пороговый элемент 10, элемент 11 2 И, соединенный й -входом триггер 12 режима, блок 13 управления скоростью, второй вход которого соединен с выходом датчика 5 опорного сигнала и соединенный К -входом тциггер 14 запрета, обратный выход которого связан с вторым входом элемента 11 2 И, последовательно соединенные второй пороговый элемент 15, вход которого соединен с выходом блока 8 измерений, блок 16 формирования строба фазы "тяжелого места", второй вход которого соединен с вторым выходом блока 13 управления скоростью, и элемент 17 4 И, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом триггера 12 режима и обратным выходом триггера 14 запрета блок 18 управления лазером, выход которого связан с лазером 4, а первый вход подключен к выходу амплитудного детектора 9, блок 19 включения и сброса, выход которого связан с соединенными между собой 5-входами триггеров режима 12 и запрета 14, источник 20 переменного тока, связанный с ним сигнальным входом блок 2; ключей, выход которого соединен с входом привода ротора,а управляющий вход - с первым выходом блока 13 управления скоростью,систему 22 удаления продуктов эрозии, выполненную в виде последовательно соединенных электропневмоклапана 23, предназначенного длясоединения пневмомагистралью 24высокого давления, камеры 25 с отверстиями 26, расположенными соосно герметично закрепленному на камере 25 фокусирующему объективу 3и перпендикулярно оси камеры 25 насоса 27, предназначенного для удаления продуктов эрозии, блока 28 управления насосом, выход которогосоединен с входом насоса 27, второго элемента 29 2 И, входы которогосоединены соответственно с выходомтриггера 12 режима и обратным выходом триггера 14 запрета, а выход - свходом блока 28 управления насосом,второго триггера 30 запрета, выходкоторого соединен с четвертым входомэлемента 4 И, и трех идущих мультивибраторов 31-33, выходы которыхсоединены соответственно с входомэлектропневмоклапана 24,-входомвторого триггера 30 запрета и соединенными между собой Й -входом триггера 30 запрета и вторым входом блока18 управления лазером, управляющиевходы ждущих мультивибраторов 31 и32 соединены между собой и с выходомвторого элемента 29 2 И, сигнальныевходы - .с третьим выходом блока 13управления скоростью, а вход ждущегомультивибратора 33 - с выходом элемента 17 4 И,Блок 13 управления скоростью выполнен в виде последовательно соединенных кварцевого генератора 34,делителей 35-37 частоты, второй итретий выходы первого из которыхявляются соответственно вторым итретьим выходами блока 13 управленияскоростью, элемента 38 ЗИИЛИ, первый вход которого является вторымвходом блока 13 управления скоростью, второй и пятый входы соединеныс первым выходом делителя 36 частоты,а третий, четвертый и шестой - соот 3ветственно с первым и вторым выходами делителя 37 частоты и первымвыходом делителя 35 частоты, счетчика 39, С-вход которого соединен свыходом элемента 38 ЗИИЛИ,блока 40сравнения кодов двух регистров 413 1226091 и 42, С-входы которых соединены с выходом счетчика 39, а выходы соответственно с первым и вторым входами блока 40 сравнения кодов, распределителя 43 импульсов, второй и третий входы которого соединены между собой и с вторым выходом делителя 36 частоты, первый и четвертый - соответственно с вторым и первым выходами делителя 37 частоты, а первый и второй выходы - соответственно с Ч-входами регистров 41 и 42,. элемента 44 2 И, выход которого является первым выходом, а первый вход - первым входом блока 13 управления скоростью, а второй вход соединен с выходом блока 40 сравнения кодов, и трех последовательно соединенных ждущих мультивибраторов 45-47, вход и выход первого из которых соединены соответственно с первым выходом делителя 36 частоты и пятым входом распределителя 43 импульсов, а выход третьего - с Н -входом счетчика 39.Устройство работает следующим образом.Балансируемый ротор устанавливается на подвес 2 и подключается приводом к блоку 21 ключей, Импульс с выхода блока 19 включения и сброса задним фронтом устанавливает триггеры режима 12 и запрета 14 в состояние логической "1". Триггер 14 запрета удерживает от срабатывания элемент 17 4 И и триггер 12 режима от срабатывания до разгона ротора до частоты балансирования, Сигнал логической "1" с выхода триггера 12 режи" ма включает через элемент 44 2 И блок ключей 21, через который на приводы ротора с выходов источника 20 переменного тока начинает поступать переменный ток рабочей частоты. Ротор начинает разгоняться. При выходе на рабочие обороты сигнал первого выхода с блока 13 управления скоростью сбросит в начальное положение триггер 14 запрета, сигнал с обратного выхода которого разрешит срабатывание элемента 17 4 И и через элемент 11 2 И подготовит возврат триггера 12 режима по к -входу, если дисбаланс ротора в плоскости коррекции не превышает по величине поля допуска. Если это не так, то будет осуществлен цикл коррекции дисбаланса. Одновременно через элемент 29 2 И и блок 28 управления насосом включается насос 27 и начинается цикл коррекции дисбалан 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 са. Дисбаланс ротора в плоскостях коррекции воспринимается датчиками 5-7 и преобразуется известным обра" зом блоком 8 измерений в два синусоидальных напряжения, первое иэ которых характеризует величину и угол дисбаланса в одной, а второе - в другой плоскости коррекции, Роль этого блока может выполнять, например, электронный блок балансировочного станка 0-го класса типа "Луна" 6365/0027.Напряжение, характеризующее дис- баланС в требуемой плоскости коррекции, воспринимается пороговым элементом 15, формирующим прямоугольные импульсы, начальная фа"а которых несет информацию об угле дисбаланса, После сдвига на определенный угол блоком 16 формирования строба фазы "тяжелого места" эти импульсы соответствуют положению "тяжелого места" ротора в фокусе объектива 3 лазера 4.Цикл коррекции дисбаланса происходит следующим образом.С выхода делителя 35 (т.е. с третьего выхода блока 13) поступают импульсы с периодом следования импульсов лазера 4 конкретного типа (например для установки "Квант/16" Г=О, Гц; "Квант" Г=10 Гц и т.д.). Эти импульсы своим передним фронтом запускают после поступления сигнала с элемента 33 2 И первый 31 и второй 32 ждущие мультивибраторы. Мультивибратор 31 формирует импульслдлительностью 1 равной времени включения сжатого газа защиты от продуктов эрозии (обычно , =0,5-2 с), а второй мультивибратор 32 - короткий импульс"0,1 с, создающий временную.задержку, необходимую для срабатывания электропневмоклапана 23 и подачи сжатого газа из магистрали 24 и включающий задним фронтом второй триггер 30 запрета, единичный сигнал на выходе которого разрешает прохождение импульса строба "тяжелого места" через элемент 17 4 И.Первый же прошедший импульс калибруется по длительности третьим ждущим мультивибратором 33 Ь0,05 мкс) и определяется конструкцией блока 18 управления), сбрасывает в исходное состояние второй триггер 30 запрета, запрещающий прохожд=ние импульсов строба "тяжелого места" на время периода Т, так как с помощью амплитудного детектора 9 выделяется15 50 55 3 12260постоянное напряжение, пропорциональное дисбалансу. Это напряжение управляет через блок 18 управления энергией импульсов лазера 4 (в качествеблока управления может быть использо 5вана система управления СУМлазератипа "Квант" ), а также являетсяопорным для второго порогового элемента 10, настроенного на амплитудусбрасывания, пропорциональную оста Оточному дисбалансу, и отключающегочерез второй элемент 11 2 И процесс балансировки, если величина дисбаланса меньше допуска. Строб "тяжелогоместа" ротора с выхода блока 16формирования строба фазы "тяжелогоместа" (при условии включения триггеров режима 12 и запрета 30 и выключения триггера 14 запрета) инициирует запуск лазера 4 через блок 18 управления (фиг. 2, И 13). Лазерный импульс производит коррекцию неуравновешенной массы и на поверхности ротора возникает след в виде глухогоотверстия. 25Продукты эрозии, возникающие придействии луча лазера с материаломротора, интенсивно всасываются поддействием сжатого газапоступающегоиз пневмомагистрали 24 внутрь камеры 25 через отверстие 26, и отсасываются насосом 27, удаляясь из зоныротора, что исключает образованиеоблоя на его поверхности.Процесс автоматически повторяетсядо достижения дисбалансом поля допуска из зоны на поверхности ротора,после чего пороговый элемент 10 отключает триггер 12 режима, прекращается подача питающего напряжения напривод ротора и отключается насос 27.Ротор останавливается и его поворачивают и балансируют в другой плоскости,Процесс подстройки частоты вращения ротора при балансировке протекает следующим образом. При работе блока 13 последовательность импульсов стабильной частоты с выхода кварцевого генератора 34 делится делителями 35-37 частоты, соответственно первым до частоты опорного сигнала Е, и частоты Ер балансировки, вторым - до частоты Е =0,5 Гц и третьим - до частоты Е =0 25 Гц. Указанные напряженияФи импульсы с выхода датчика 5 опорного сигнала ротора коммутируются 91 Ьэлементом 38 ЗИИЛИ в последовательность пачек импульсов длительностью каждая=1 с, частотой следованияи содержащих четные импульсы час 1тотой заполнения Е а нечетные - частотой заполнения Е , которые несут информацию о текущем Е и заданном Е значениях частоты вращерзния ротора. Эти импульсы записываются счетчиком 39, предварительно сбрасываемым в нулевое положение импульсами частоты Е, с выхода ждущего мультивибратора 47. Параллельные коды, соответствующие заданной Е и текущей Е частотам вращения ротора, последовательно записываются регистрами 41 и 42 с выходов распределителя 43 импульсов, причем последний выдает импульсы (частотой Е. ) и сдвинутые друг относительно друга на половину периода, Это необходимо для того, чтобы записывать в регистре 41 код, соответствующий заданной частоте вращения ротора, а в регистре 42 текущей частоте вращения ротора. Коды выходов регистров 41 и 42 сравниваются блоком 40 сравнения кодов, так что сигнал на его выходе равен логической "1" при Е ) Е и логи- . ческому "0", если наоборот. Этот сигнал через третий элемент 44 2 И и блок 21 ключей управляет скоростью вращения ротора, а также первым перепадом отключает триггер 14 запрета. Введение в устройство системы удаления продуктов эрозии и элементов, осуществляющих синхронную работу этой системы, позволяет повысить точность балансировки, качество следов на поверхности ротора за счет устранения облоя с поверхности ротора и упростить конструкцию устройства. Формула изобретения 1, Устройство для динамической балансировки роторов лучом лазера, содержащее основание, закрепленный на нем подвес для установки рсртора с приводом, расположенные соосно фокусирующий объектив и корректирующий лазер, датчик опорного сигнала, датчик дисбаланса, механически связанные с подвесом, соединенный с датчиками блок измерений, последовательно соединенные амплитудный детектор, первый пороговый элемент, элемент 2 И,О соединенный К -входом триггер режима,блок управления скоростью и соединенный Й -входом триггер запрета,обратный выход которого соединен свторым входом элемента 2 И, последовательно соединенные второй пороговыйэлемент, вход которого соединен свыходом блока измерений, блок формирования строба фазы "тяжелого места", второй вход которого связан свторым выходом блока управления скоростью, и элемент 4 И, второй. и третий входы которого соединены соответственно с выходом триггера режимаи обратным выходом триггера запрета, 15блок управления лазером, выход которого связан с лазером, а первыйвход - с выходом амплитудного детектора; блок включения и сброса, выход которого соединен с 5 -входами 2 Отриггеров режима и запрета, источникпеременного тока, связанный с нимсигнальным входом блок ключей, выходкоторого подключен к приводу ротора,и систему устранения влияния облоя, 25о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности балансировки и упрощения конструкции, система устранения влияния облоя представляет собой систему удаления продуктов эрозии, выполненную в видепоследовательно соединенных электропневмоклапана, предназначенного длясоединения с пневмомагистралью высокого давления камеры несущей заУ35крепленный перпендикулярно ее оси фокусирующий объектив и имеющей отверстия, соосные последнему, и насоса для удаления продуктов эрозии, блока управления насосом, выход которого связан с управляющим входом насоса, второго элемента 2 И, входы которого соединены соответственно с выходомтриггера режима и с обратным выходом триггера запрета, а выход - с входом блока управления насосом, второго триггера запрета, выход которого соединен с четвертым входом элемента 4 И, и трех ждущих мультивибраторов, выходы которых соединены соответственно с входом электропневмоклапана, Я -входом второго триггера запрета и соединенными между собой К -входом второго триггера запрета и вторым входом блока управления лазером, управляющие входы первого и второго ждущих мультивибраторов соединены между собой и с выходом второго элемента 2 И, вход третьего - с выходом элемента 4 И, а входы первого и второго - между собой и с третьим выходом блока управления скоростью, первый выход которого соединен с управляющим входом блока ключей, а второй вход - с выходом датчика опорного сигнала.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью защиты фокусирующего объектива от воздействия продуктов эрозии, он устанавливается на камере герметично.1226091 ФигЗ Составитель . Ю. Круглзориз .Техред В.Кадар актор ектор Л. Пилипенко Заказ 211 30 Тираж 778 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 3035, Москва, Ж, РаПодпис та ССтий коми ий и от ушская 4 аб.,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн