Устройство для динамической балансировки лучом лазера роторов

 

УСТРОЙСТВО ДОЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ ЛУЧОМ ЛАЗЕРА РОТОРОВ по авт.св. № 1043499,0 т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности балансировки и ка.чёства следа на поверхности балансируемого ротора, оно снабжено датчиком опорного сигнала от зон коррекции и блоком запрета, выполненным в виде пятого элемента 2И, первый вход которого соединен с выходом датчика опорного сигнала от зон коррекции, третьего триггера, R-вход которого подключен к .выходу пятого элемента 2И, четвертого триггера, S-вход которого подключен кинверсному выходу третьего триггера, третьего элемента 2ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу четвертого триггера, а второй - к инверсному выходу пятого ждущего мультивибратора,, пятого триггера , S-вход которого подключен к выходу третьего элемента 2Ш1И, шестого элемента 2И, первый вход которого подключен к выходу пятого триггера, а второй вход соединен с вторым входом пятого элемента 2И, R-входом четвертого триггера и со вторым выходом первого делителя частоты, второго двоичного счетчика, С-вход которого подключен к выходу шестого § элемента 2И, а R-вход соединен с выходом четвертого ждущего мультивибра (Л тора, первого и второго многовходо- , вых элементов И, подключенных входами к выходам второго двоичного счет чика, выход первого многовходового элемента И подключен к S-входу третьего триггера и к первому R-BXOДУ пятого триггера, а выход второго 00 к первому входу блока синхронизации о и ко второму R-входу пятого триггера, третий R-вход которого подключен к вьрсоду четвертого ждущего мультивибСП ратора . 00

COOS СОВЕТСКИХ

В

РЕСПУБЛИК

3459 G 01 M 1/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1043499. (2l) 3549142/18-28 (22) 04.02.83 (46) 23.12.84. Бюл.У 47 (72) П.Н.Варанов, В.М.Суминов,,В.В.Самоделкин, В.E.Êîòåëüíèêîâ и А.С.Климов (71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковско го (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Ф 1043499,G Ol М 1/38, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

БАЛАНСИРОВКИ ЛУЧОМ ЛАЗЕРА РОТОРОВ . по авт.св. 11 1043499,о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности балансировки и качества следа на поверхности балансируемого ротора, оно снабжено датчиком опорного сигнала от зон коррекции и блоком запрета; выполненным в виде пятого элемента 2И, первый вход которого соединен с выходом датчика опорного сигнала от зон коррекции, третьего триггера, R-вход которого подключен к,выходу пятого элемента 2И, четвертого триггера, S-вход которого подключен к инверсному выходу

„„SU„„1130753 А.третьего триггера, третьего элемента

2ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу четвертого триггера, а второй — к инверсному выходу пятого ждущего мультивибратора,.пятого триггера, S-вход которого подключен к выходу третьего элемента 2ИЛИ, шестого элемента 2И, первый вход которого подключен к выходу пятого триггера, а второй вход соединен с вторым входом пятого элемента 2И, R-входом четвертого триггера и со вторым выходом первого делителя частоты, второго двоичного счетчика, С-вход которого подключен к выходу шестого элемента 2И, а R-вход соединен с вы- Я ходом четвертого ждущего мультивибратора, первого и второго многовходовых элементов И, подключенных входами к выходам второго двоичного счетчика, выход первого многовходового р элемента И подключен к S-входу третьего триггера и к первому R-входу пятого триггера, а выход второго .— к первому входу блока синхронизации 44 и ко второму К-входу пятого триггера, третий R-вход которого подключен к . «Д выходу четвертого ждущего мультивибратора. М

ll30753

Изобретение относится к технологии

I приборо- и машиностроения и может быть использовано для балансировки малогабаритных роторов лучом лазера. и

По основному авт.св.N - 1043499 известно устройство для динамической балансировки лучом лазера роторов, имеющих собственный привод, содержащее основание, закрепленные на нем поднес для установки ротора и установленные соосно с ротором вращающуюся отклоняющую систему (ВОС) с при. водом и корректрирующий лазер, датчик опорного сигнала и датчики дисбаланса, связанные с подвесом,.соединенный с датчиками блок измерения, датчик опорного сигнала ВОС, последовательно соединенные блок преобразования, блок синхронизации, второй вход которого соединен с выходом датчика опорного сигнала ВОС, и блок управ ления, второй вход которого связан со вторым выходом блока преобразования, а выход — с входом управления лазера, второй вход которого подключен к выходу датчика опорного сигна" ла ВОС, источник переменного тока., первый блок ключей, входы соединены с источником переменного тока, а выходы — с приводом ВОС, блок команд30 нь1х сигналов и второй блок ключей, входы которого соединены с источником переменного тока, а выходы — с приводом ротора, блок управления скоростью ВОС выполнен в виде после-. З5 довательно соединенных кварцевого генератора, трех делителей частоты, элемента ЗИ-2ИЛИ и счетчика, двух регистров, информационные входы которых соединены с выходом счетчика, блока сравнения .кодов, входы которого соединены с выходами регистров, распределителя импульсов включающего два элемента 2И и два элемента

2ИЛИ, первый и второй входы которого 45 подключены к инверсному выходу второго делителя частоты, а .выходы — к входу опроса регистров, элемента 2И, первый вход которого подключен к вьгсоду блока сравнения кодов и трех последовательно соединенных мультивибраторов, вход первого из которых, третий и четвертый входы элемента

ЗИ-2ИЛИ соединены с выходом второго делителя частоты, а выход с пятым 55 входом распределителя импульсов, выход третьего идущего мультг4вибратора подключей к входу сброса счетчика, выход первого делителя частоты связан с пятым входом элемента

ЗИ-2ИЛИ, шестой вход которого соеди нен с датчиком опорного сигнала ВОС, блок командных сигналов выполнен в виде блока включения и сброса, триггеров режима и запрета, S-входы которых подключены к выходу блока включения и сброса, порогового элемента, вход которого соединен с третьим выходом блока преобразователя, и элемента — 2И, первый вход которого подключен к выходу порогового элемента, второй вход — к инверсному выходу триггера запрета и третьему входу блока синхронизации, а выход— к R-входу триггера режима, выход которого связан с четвертым входом блока синхронизации, управляющим входом второго блока ключей и вторым нходом элемента 2И, блок управления скоростью ВОС, выход которого соединен с управляющим входом первого блока ключей и с R-входом триггера сброса (I ).

Недостатком известного устройства является снижение точности балансировки и качества следа при коррекции неуравновешанных масс за счет образо» вания отлетающего облоя на поверхности ротора при повторном удалении массы из одного и того же участка его поверхности. Такое явление всегда наблюдается при коррекции неуравновешенной массы по величине большей, чем одновременно удаляемая за лазерный импульс масса. Дисбаланс много-. кратно корректируется при этом не из той же зоны на поверхности ротора, а из близлежащих зон, что объясняется возникающей при малых дисбалансах фазовой ошибкой в электронных блоках„

Это явление и является источником облоя на поверхности ротора.

Цель изобретения — повышение точности балансировки и улучшение качества следа на поверхности балансируемого ротора.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком опорного сигнала от зон коррекции и блоком запрета, выполненным в виде пятого элемента. 2И, первый вход кото-. рого соединен с выходом датчика опорного сигнала от зон коррекции, третьего триггера, R-вход которого подключен к выходу пятого элемента 2И, четвертого триггера, S-вход которого

3 «30 подключен к инверсному выходу третьего триггера, третьего элемента 2ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу четвертого триггера, а второй— к инверсному выходу пятого ждущего

5 мультивибратора, пятого триггера, SBxop, которого подключен к выходу третьего элемента 2ИЛИ, шестого элемента 2И,первый вход которого подключен к выходу пятого триггера, а второй вход соединен с вторым входом пятого элемента 2 И,R-входом четвертого триггера и со вторым выходом первого делителя частоты, второго двоичного счетчика 15

С-вход которого подключен к выходу шестого элемента 2И, а

R-вход соединен с выходом четвертого ждущего мультивибратора, первого и второго многдвходовых элементов И, подключенных входами к выходам вто20 рого двоичного счетчика, выход первого многовходового элемента И подключен к S-входу третьего триггера и к первому R-входу пятого триггера, 25 а выход второго - к первому входу блока синхронизации и ко второму

R-входу пятого триггера„ третий

Й-вход которого подключен к выходу четвертого ждущего мультивибратора.

На чертеже приведена блок-схема устройства дпя.динамической балансировки лучом лазера роторов.

Устройство содержит основание 1, подвес 2, в котором устанавливается ротор, датчик 3 опорных импульсов, 35 привод 4 ротора, расположенные соосно с ротором, ВОС 5 с приводом 6 и лазер 7, датчики 8 и 9 дисбаланса, блок 10 измерения, входы которого подключены к выходам датчиков 8 и 9, 40 блок 11 преобразования, блок 12 синхронизации, блок !3 управления, выход которого соединен с лазером 7, датчик 14 опорного сигнала В0С, блок

15 управления скоростью ВОС, первый 45 блок 16 ключей, источник 17 переменного тока, пбдключенный к. блоку 16 ключей, Ьлок 18 командных сигналов, второй блок 19 ключей, подключенный к источнику 17, блок 15 управления 50 скоростью ВОС выполнен в виде последовательно соединенных кварцевого генератора 20, делителей 21-23 частоты, элемента 24 ЗИ-2ИЛИ и счетчика

25, блока 26 сравнения кодов, регист-55 ров 27 и 28, входы которых подключе.ны к выходам счетчика 25, а выходы— к входам блока 26 сравнения кодов, 753

4 распределителя 29 импульсов, элемента

30 2Н и последовательно соединенных .трех ждущих мультивибраторов 31 — 33, блок 18 командных сигналов выполнен ! в виде блока 34 включения и сброса, триггера 35 режима и триггера 36 запрета, выход которого соединен с третьим входом блока синхронизации, порогового элемента 37 и второго элемента 38 2И. Распределитель 29 импульсов выполнен в виде третьего и четвертого элементов 39 и 40 2И и элементов 4.1 и 42 2ИЛИ, блок 11 преобразования выполнен в виде последовательно соединеннъ1х порогового элемента 43, ждущих мультивибраторов

44 и 45 и амплитудного детектора 46.

Кроме того, устройство содержит датчик 47 опорного сигнала от зон коррекции и блок 48 запрета, выполненный в виде последовательно соединенных пятого элемента 49 2И, соединенного R-входом третьего триггера 50, подключенного S-входом к инверсному его выходу четвертого триггера 51, третьего элемента 52 2ИЛИ, подключенного 5-входом пятого триггера 53, шестого логического элемента 54 2И, подключенного С-входом второго двоичного счетчика 55 и связанного с его выходами.многовходового элемента 56

И, выход которого связан. с S-входом третьего триггера 50 и первым R-входом пятого триггера 53, и второго многовходового элемейта 57 И, подключенного к выходам второго двоичного счетчика 55, выход второго многовходового элемента 57 И, связан. со вторым R-входом пятого триггера 53 и первым входом блока 12.

Датчик 47 опорного сигнала от зон коррекции может быть выполнен, например, оптического типа, аналогично датчику 14 опорного сигнала ВОС 5,устанавливается в плоскости расположения датчиков 8 и 9 дисбаланса (например, в горизонтальной плоскости со стороны указанных датчиков ) и выставлен у технологической канавки в плоскости вибрации, так что воспринимает следы на поверхности ротора, как импульсы тока на своем выходе.

Устройство работает следующим образом.

Балансируемый ротор устанавливаете ся на подвесе 2 и подключается приводом 4 к блоку 19 ключей. Запускает-. ся блок 34 включения и сброса и им-., пульс с его выхоца задним фронтом

» 30753

1 т= . з1 ь где

3 устанавливает триггеры 35 и 36 режимаи запрета в состояние логической еди ницы. Триггер 36 запрета удерживает от срабатывания блок 12 синхронизации и триггер 35 режима от срабатывания 5 до разгона ротора и ВОС 5 до частоты балансирования. Сигнал логической единицы- с выхода триггера 35 режима включает блоки )6 и )9 ключей (блок

16 ключей через элемент 30 2И ),через которые на приводы 4 и 6 ротора .и BOC 5 с выхода источника 17 переменного тока начинают поступать переменные токи рабочей частоты. Ротор и ВОС 5 начинают разгоняться. При вы- 15 ходе на рабочие обороты, причем в силу большей инерционности ВОС 5 разгоняется медленнее, чем ротор, сигнал с блока 15 управления скоростью ВОС по R âõîäó сбросит в начальное поло- 2О жение триггер 36. запрета, сигнал с инверсного выхода которого разрешит. срабатывание блока 12 синхронизации и через второй элемент 38 2И подготовит возврат триггера 35 режима по 2s

R-входу, если дисбаланс ротора в плоскости коррекции не превышает по величине поля допуска. Если это не так, то будет осуществлен цикл коррекции дисабаланса. Дисбалансы рото- gp ра в плоскостях коррекции воспринимаются датчиками 3,8 и 9 и преобразуются блоком 10 измерения в два синусоидальных напряжения., первое из которых характеризует величину и угол дисбаланса в одной, а втброев другой плоскости коррекции. Роль этого блокаможет выполнять, например, электронный блок балансировочного станка 0-го класса типа "Луна"

6365/0027.

Напряжение, характеризующее дисбаланс в требуемой плоскостикоррекции, воспринимается блоком II преобразования, где из него с помощью порогового элемента 43 формируются прямоугольные импульсы, начальная фаза которых несет информацию об угле дисбаланса. Эти импульсы запускают четвертый и пятый ждущие M мультивибраторы 44 и 45, формирующие сдвинутые относительно друг друга на величину ь„ короткие импульсы длительностью С „ = с2 g T,где

Тр — период вращения ротора. Импульс 55

7„ устанавливает в начальное положение пятый триггер 53 и второй двоичный счетчик 55. Количество двоичных разрядов п во втором счетчике 55 выбирается по соотношению

2м Я;н и= iNT (о TNT . " + < (1) о где INT — целая часть числа; и, — минимальный радиус эоны коррекции в балансируемых роторах; — минимально допустимое расстояние между зонами коррекции без их взаимного перекрытия.

Так, при R = 30 мм, В = 2 мм, количество двоичных разрядов счетчика 55, n = 7, частота f„ импульсов, заполняющих второй счетчик 55, определяется числом зон коррекции в балансируемом роторе и находится в пределах

2 ((р2, (2) где f< — частота вращения ротора при балансировке, а длительность импульса равна

Источником для формирования ука,занных импульсов частоты f для

3 роторов, имеющих синхронный привод

Э является первый делитель 21 частоты, а для роторов, имеющих асинхронный привод — датчик 3 опорных сигналов, наносимых на ротор и равных по велнчине количеству выбранных зон коррекции.

Импульс "2 через третий элемент

52 2ИЛИ устанавливает пятый триггер

53 в состояние логической единицы и, тем самым, разрешает через шестой элемент 54 2И поступление импульсов частоты f> на второй счетчик 55.

На выходе второго счетчика 55 подключен первый многовходовый элемент И таким образом, чтобы импульс на его выходе формировался при подаче на вход второго счетчика 55 импульсов

У количество которых m определяется

1 из уравнения

Хз 8н- „) адьо s.

90 — фазовый сдвиг тяжелого места относительно начальной фазы;

7 113 — фазовое запаздывание сигнала дисбаланса в электронных блоках устройства.

Так, например, при Г = 28800 Гц, Г .= 400 Гц, = О н = 90

Это означает, что к семиразрядному второму счетчику 55 подключается первый многовходовый элемент 56 И к второму и пятому прямым выходам его разрядов, если считать с младшего разряда, и 1-му, З-му,4-му, 6-му и 15

7-му инверсным выходам, чтобы сигнал на выходе элемента .56 И пояьился на

18-импульсе. Фазовый сдвиг этого импульса относительно начальной фазы сигнала дисбаланса будет Ч„- Чз =90 и это значит, что через поле действия датчика 47 опорного сигнала проходит "тяжелое" место ротора в данной плоскости коррекции. Импульс с выхода элемента 56 И сбрасывает задним фронтом пятый триггер 53 в исходное положение логического "0" и счет импульсов вторым счетчиком 55 прекращается. Одновременно четвертый триггер 50 устанавливается в состоя- 30 ние логической единицы. В поле действия датчика. 47 опорного сигнала находится текущее значение тяжелого места ротора в данной плоскости коррекции„которое анализируется на пред g5 мет наличия следа (лунки) от лазерного действия, Если такой имеется, то указанный датчик 47 формирует на своем выходе импульс длительностью, .Q,ðàâHûé длине занятой лунки(или 4б лунками), зоной в плоскости коррекции. Этот импульс блокирует подачу импульсов частотой f9 по R-входу третьего триггера 50. Так как триггер 50.находится в состоянии логичес-45 кой единицы, то возврат его в исходное состояние может быть осуществлен только после прекращения действия импульса от зоны, то есть после про-хождения следа от взаимодействия че- 50 рез поле действия датчика 47. Первый .импульс частотой f через пятый элез мент 49 2И сбросит третий триггер

50 в исходное состояние, причем задний фронт импульса на его выходе 55 установит четвертый триггер 51 в состояние логической единицы, а задний фронт первого импульса частотой

0753 8 установит его в состояние логическо го нуля ° Таким образом, на выходе четвертого триггера 51 формируется импульс длительностью Г ъ

Этот импульс характеризует прохожДение через поле действия датчика 47 опорных сигналов первой свободной от следов зоны, относительно которой и будет корректрироваться дисбаланс. Этот импульс должен быть сдвинут во времени на угол » от поля действия датчика 47 (горизонтальная плоскость со стороны датчика 8 и 9 дисбаланса до начальной зоны взаимо действия лазерного луча ). Обычно угол 4c 90 . Чтобы осуществить этот фазовый сдвиг второй счетчик

55 должен отсчитать количество импульсов определенное с учетом уравнения 4, как

2 12K

Поэтому второй многовходовый элемент 57 И включен таким образом, что бы импульс на его выходе был. сформи-. рован при коде шз,определяемом как яз ш mг 0)

Так, при f з = 28800 Гц, fp 400 Гц, (Yê 1= 30 ° m = 18 + 6 = 24

Этот код реализуется подключением элемента 57 И к 4-му и 5-му прямым выходам разрядов семиразрядного вто рого счетчика 55, если считать с младшего разряда, и 1-му, 2-му,З-му, 7-му, 6-му инверсным его выходам.

Сформированный ш з импульс на выходе элемента 57И является стробом свободной зоны вблизи "тяжелого" места ро- тора в плоскости коррекции и он поступает на блок 12 синхронизации и сбрасывает задним фронтом одновременно пятый триггер 53 в исходное состояние, прекращая счет импульсов вторым счетчиком 55. С помощью амплитудного детектора 46 выделяется постоянное напряжение, пропорциональное дисбалансу. Это напряжение управляет через блок 13 управления энергией импульсов лазера 7,(в качестве блока управления может быть использована система управления СУХ-4 лазера типа "Квант" ), а также является опорным для порогового элемента 37, настроенного на амплитуду сбрасывания, пропорциональную остаточному дисбалансу, и отключающего через второй элемент 38 2И процесс балансировки, I

1130753

10 если величина дисбаланса меньше ,допуска. Строб "тяжелого" места ротора сравнивается в блоке 12 синхронизации со стробом, снимаемым с дат : чика 14 опорного сигнала В0С 5 и при их совпадении(при условии включения триггера 35 режима и выключении триггера 36 запрета) инициирует запуск лазера 7 через блок 13 управления.

Лазерный импульс в пределах поворота 1О ротора на угол Ч 20-120 производит коррекцию неуравновешанной массы .и на поверхности ротора возникает след в виде глухого отверстия.

Процесс автоматически повторяется 15 до достижения дисбалансом поля допуска из новых зон на поверхности. ротора, после чего пороговый элемент 37 отключает триггер 35 режима, прекращается подача питающих напряжений 4 и 6 ро- 20 тора и ВОС 5. Они останавливаются, (. после чего ротор поворачивают и балан- сируют в другой плоскости.

При работе схемы важным элементом, определяющим частоту синхронизации совпадений положений "тяжелого" места и фокуса объектива BOC 5, а следовательно, и производительность балансировки, является обеспечение режима взаимного их проскальзывания с час- 30 тотой 2-5 Гц, что обеспечивается характером работы блока 15.управления скоростью ВОС 5.

При работе блока 15 последовательность импульсов стабильной частоты с выхода кварцевого генератора 20 де.-. лится делителями 21-23 частоты, соответственно первым — до частоты зон

Ф запрета f и частоты f балансировки, вторым — до 5„ = 0.,5 Гц.и третьим — 40 до частоты 1 = 0,25 Гц. Указанные напряжения и импульсы с выхода датчика 14 опорного сигнала ВОС 5 коммутируются элементом 24 ЗИ-2ИЛИ в последовательность пачек импульсов, 45 длительностью каждая с= 1 с, и частотой f и, содержащих четная — импульсы частотой овос,,а нечетная— частотой овос вращения ВОС 5, и несут вос > информацию о текущем и заданном значениях частоты вращения ВОС 5. Эти импульсы записываются счетчиком 25, предварительно сбрасываемым в нулевое положение импульсами частотой с выхода третьего ждущего мульти l вибратора 53, а импульсы опроса регистров 27 и 28 с первого ждущего мультивибратора 31. Параллельные коды, соответствующие заданной f Sîñ> текущей 1. .частотам вращения ВОС 5 вос т последовательно записываются регистрами 27 и 28 импульсами с выходов распределителя 29 импульсов, причем последний выдает импульсы частотой и сдвинутые друг относительно

2 друга на половину периода. Это необходимо для того,.чтобы записывать в регистре 27 код, соответствующий заданной частоте вращения ВОС 5, а в регистре 28 — текущей частоты вращения ВОС 5. Коды выходов регистров

27 и 28 сравниваются блоком 26 сравнения кодов, так что сигнал на его выходе равен логической единице при Вос > овос H Ho n e xo ó нулю вос в вост противном случае. Этот сигнал через элемент 30 2И и блок 16 ключей управляет скоростью вращения ВОС 5, а также первым перепадом отключает триггер 36 запрета.

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность балансировки и повысить качество. следов на поверхности ротора за счет устранения об лоя при многократном поражении одной и той же зоны эа счет введения в устройство датчика опорного сигнала от зон коррекции блока запрета, предназначенного для формирования сигнала от зоны "свободной" от следов взаимодействия лазерного луча при коррекции дисбаланса.

1130753

Вццщщ Заказ,9601/30 тираж 822 Подшюсаое филиал atm "Патеит", r.уагоРоя, уд.ПРоектиаа, 4