Автоматический балансировочный станок

 

Изобретение относится к балансировочной технике, предназначено для автоматического измерения и коррекции неуравновешенных масс вращающихся деталей и позволяет повысить производительность балансировки и улучшить эксплуатационные характеристики . Параметры дисбаланса балансируемого изделия определяются в блоке измерения, работа которого регулируется управляющими командами блока управления. Дисбаланс в двух плоскостях коррекции устраняется с помощью блока коррекции, вход которого связан с блоком управления, а выход - с АЦП, входящим в состав блока измерения . Смена роторов и их вращение производятся соответственно с помощью блока подачи и селекции и привода, которые также управляются командами с блока управления, выполненного по принципу управляющего автомата с внутренней синхронизацией. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. § Is IND О О 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3838404/25-28 (22) 07.01.85 (46) 23 ° 04 ° 86. Бюл. N - 15 (71) Калужский филиал МВТУ им. Н.Э. Баумана (72) В.К. Платонов, А.К. Зайцев, Г.П. Пантюхов, С.В. Полпудников, С.В. Сушков, А.И. Жунь и П.М. Сашов (53) 620. 1.05253 1.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ff 291118, кл. G 01 М 1/38, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 299756, кл. G 01 М 1/38, 1971.

Балансировка машин и приборов./

Под ред. К.А. Шепетильникова. М.: Машиностроение, 1979, с. 198-200.

Авторское свидетельство СССР

9 548777, кл. G 01 М i/38, 1974. (54) АВТОМА .ИЧЕСКИЙ БАЛАНСИРОВОЧНЫЙ

СТАНОК (57) Изобретение относится к балансировочной технике, предназначено

„„SU„„.1226089 А (sod G 01 М f/38 для автоматического измерения и коррекции неуравновешенных масс вращающихся деталей и позволяет повысить производительность балансировки и улучшить эксплуатационные характеристики. Параметры дисбаланса балансируемого иэделия определяются в блоке измерения, работа которого регулируется управляющими командами блока управления ° Дисбаланс в двух плоскостях коррекции устраняется с помощью блока коррекции, вход которого связан с блоком управления, а выход — с

АЦП, входящим в состав блока измерения. Смена роторов и их вращение производятся соответственно с помощью 19 блока подачи и селекции и привода, которые также управляются командами с блока управления, выполненного по принципу управляющего автомата с внутренней синхронизацией. 2 э.п. И ф-лы, 2 ип.

l®i

Изобретение относится к балансировочной технике и предназначено для автоматического измерения и коррекции неуравновешенных масс вращающихся деталей.

Цель изобретения — повышение производительности балансировки беэ потери точности и улучшение его эксплуатационных характеристик за счет преобразования сигнала дисбаланса в цифровую форму и выполнения устройства по принципу управляющего автомата с внутренней синхронизацией.

На фиг. 1 представлена блок-схема автоматического балансировочного

1 станка; на фиг. 2 — схема блока управления.

Автоматический балансировочный станок содержит блок 1 измерения дисбаланса, выполненный в виде последовательно соединенных схемы 2 измерения величины дисбаланса, вход которой предназначен для соединения с датчиком колебаний, устанавливаемым на опорах 3, аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП), схемы 5 запоминания и схемы 6 сравнения, второй вход которой соединен с выходом

АЦП 4, схемы 7 установки остаточных значений дисбаланса, выход которой соединен с пятым входом схемы 6 сравнения, схемы 8 индикации, первый вход которой соединен с выходом схемы 5 запоминания, и. схемы 9 измерения фазы дисбаланса, первый вход которой предназначен для соединения с датчиком опорного сигнала, второй вход соединен с вторым выходом схемы 2 измерения величины дисбаланса, а первый выход — с третьим входом схемы 5 запоминания, связанный с балансируемым ротором 10 привод 1 1, второй вход которого соединен с вторым выходом схемы 9 измерения фазы дисбаланса, а выход — с четвертым входом схемы 6 сравнения, блок 12 подачи и селекции роторов, выход которого соединен с вторым входом схемы 8 инди— кации, блок 13 коррекции, выполненный в виде последовательно сое,",иненных моментного датчика 14, корректирующего механизма 15 и датчика 16 перемещения, выход которого соединен с третьим входом АЦП 4, и блок 17 управления, выполненный в виде последовательно соединенных схемы 18 контроля, первый вход которого соединен с выходом схемы 6 сравнения, а второй вход — с вторым вь»ходом схемы 9

89 2 измерения фазы дисбаланса, переключателя 19 режима работы, первого программного счетчика 20 и дешифратора 21, первый выход которого соединен с входом моментного датчика 14, второй — с первым входом привода 11, третий — с входом блока 12 подачи и селекции роторов, четвертый — с вторым входом АЦП 4, пятый — с вторым входом схемы 5 запоминания, шестой — с третьим входом схемы 6 сравнения, седьмой — с третьим входом схемы 18 контроля, второго программного счетчика 22, выход которого соединен с вторым входом дешифратора 21, а второй вход установки "0" с вторым входом установки "0" первого программного счетчика 20 и с восьмым выходом дешифратора 21, последовательно соединенных источника

23 питания и формирователя 24 импульсов, выход которого соединен первыми входами установки "0" программных счетчиков 20 и 22, схемы 25 совпадения, дифференциальных цепочек

26 и 27, вход дифференциальной цепочки 26 соединен с первым входом схемы 18 контроля, а выход — с входом программного счетчика 22 и вторым входом схемы 25 совпадения, вход дифференциальной цепочки 27 — с шестым входом дешифратора 21, а выход— с третьим входом схемы 25 совпадения, выход которого соединен входами предварительной установки двоичного ,числа программных счетчиков 20 и

22, тактового генератора 28 и делителя 29 частоты, вход которого соединен с выходом тактового генератора

28, третьим входом дешифратора 21 и четвертым входом схемы 18 контроля, а выход — с вторым входом переключателя 19 режима работы.

Автоматический балансировочный станок работает следующим образом, При включении питания блок 17 управления вырабатывает сигнал, по которому блок 12 подачи и селекции роторов устанавливает ротор 10 на опоры 3. Следующий сигнал с выхода блока 17 управления приводит в движение механически связанный с осью ротора 10 привод 11, который "разгоняет" балансируемый ротор 10 до рабочей скорости вращения, после чего привод 11 отводится и опоры 3 расфиксируются в первой плоскости балансировки. Колебания опор 3, вызванные дисбалансом ротора в первой плос5

3 1 кости балансировки могут регистрироваться, например, оптическим датчиком (оптопара светодиод — фотодиод), сигнал с которого поступает на вход схемы 2 измерения величины дисбаланса, где усиливается и детектируется.

С выхода схемы 2 измерения величины дисбаланса напряжение, уровень которого пропорционален величине дисбаланса, поступает на первый вход

АЦП 4, где по сигналу "Разрешение

1 преобразования", поступающему с четвертого выхода дешифратора 21, преобразуется в цифровой код, и по сигналу "Разрешение записи с пятого выхода дешифратора 21 записывается в схему 5 запоминания. Сигнал опорной метки на роторе 10 регистрируется и поступает на вход схемы 9 измерения фазы дисбаланса, на другой вход которой поступает сигнал максимума дисбаланса с второго выхода схемы 2 измерения величины дисбаланса. На выходе схемы 9 вырабатывается цифровой код, соответствующий угловой координате неуравновешенности относительно опорной метки на роторе 10, который поступает на второй вход схемы 5 запоминания и записывается в него. После измерения параметров дисбаланса в первой плоскости балансировки аналогично измеряются параметры дисбаланса во второй плоскости и переписываются в схему 5 запоминания. При окончании цикла измерения блок 17 управления вырабатывает сигнал "Разрешение сравнения", поступающий на третий вход схемы 6 сравнения, в которой производится сравнение измеренных параметров величины дисбаланса с допустимыми. Если измеренные параметры меньше допустимых, то схема 6 сравнения вырабатывает сигнал, который поступает в блок

17 управления, и блок 12 подачи и селекции роторов направляет ротор в накопитель "Годные", если же измеренные параметры превышают допустимые, то схема 6 сравнения вырабатывает сигнал "Обработка", который поступает в блок 17 управления. Последний вырабатывает сигнал, по которому привод 11 устанавливает ротор 10 под корректирующий механизм 15. При этом импульсы тактовой частоты с тактового генератора 28 поступают на второй счетный вход суммирующего счетчи..а схемы управления шаговым электродвигателем. Каждый импульс тактовой час226089 4 тоты обеспечивает поворот ротора 10 на определенный и всегда постоянный угол — угол позиционирования, а серия импульсов задает вращение с частотой, пропорциональной частоте следования тактовых импульсов. Импульсы опорной метки на роторе, поступающие с второго выхода схемы 9 измерения фазы дисбаланса, обеспечивают поворот балансигуемого ротора 10 относительно опорной метки на угол, соответствующий фазе дисбаланса.

При установке ротора под корректирующий механизм 15 на первый вход схемы 6 сравнения с выхода схемы 5 запоминания поступает код измеренной фазы дисбаланса, а на ее другой вход приходит код с выхода привода 11.

При равенстве этих кодов на выходе схемы сравнения формируется импульс

Стоп, который поступает на вход блока 17 управления, что останавливает привод 11 и фиксирует ротор 10, механически связанный с приводом 11, в установленном состоянии. По сигна25 лу из блока 17 управления моментный датчик 14 подводит корректирующий механизм 15 в первую плоскость до соприкосновения с поверхностью ротора 10, после чего датчик 16 пере30 мещения обнуляется, включается корректирующий механизм 15, который удаляет несбалансированную массу ротора.

Сигнал, обусловленный глубиной врезания корректирующего механизма 15, 35 пропорциональной массе удаленного несбалансированного материала ротора 10, поступает на вход АЦП 4, где преобразуется в двоичный код, и далее поступает на второй вход схемы 6

40 сравнения, на первый. вход которой теперь приходит сигнал измеренной величины дисбаланса с выхода схемы 5 запоминания. При равенстве этих кодов, схема 6 сравнения вырабатывает

45 импульс "Конец обработки в плоскости", который поступает устройство управления и отключает моментный датчик 14, отводя этим корректирующий механизм в исходное состояние. Произ50 водится коррекция неуравновешенной массы ротора во второй плоскости аналогично с коррекцией, произведенной в первой плоскости, после чего ротор ..риводится во вращение, произ55 водится контроль остаточной неуравновешенности ротора в двух плоскостях балансировки и при необходимости повторно корректируются неуравновешен12260 ные массы (ротор может подвергаться балансировке до трех раз в зависимости от сигнала на выходе схемы 6 сравнения), после чего блок 17 управления вырабатывает сигнал "Цикл окончен, который поступает в блок 12

II

5 подачи и селекции роторов, и ротор направляется в накопитель для годных или для бракованных роторов в зависимости от сигнала на выходе схемы

6 сравнения.

Блок 17 управления устанавливает все блоки в исходное состояние, и автомат начинает цикл балансировки со следующим ротором. Блок 17 управления 15 программной балансировки, выполненный по принципу управляющего автомата с внутренней синхронизацией, -вырабатывает основные и вспомогательные сигналы, формирующие алгоритм работы балансировочного станка в режимах "Автомат" и "Ручное -управление".

При включении питания импульс напряжения с выхода источника 23 пита- 25 ния поступает на формирователь 24 импульсов, с выхода которого импульс, длительность которого устанавливается в зависимости от длительности, переходных процессов в блоке питания и всегда больше их, поступает на первые входы установки "0" программных счетчиков 20 и 22 и обнуляет их.

На выходах дешифратора 21 команд устанавливаются уровни логического

I 35 нуля, и все узлы станка устанавливаются в исходное положение.

При установке переключателя 19 режима работы в положение "Автомат" тактовые импульсы с делителя 29 частоты тактового генератора 29 поступают на вход "+1" программного счетчика 20, а код с его выходных шин поступает в дешифратор 21 команд, выполненный например в виде диод 45 ной матрицы и многовходовых схем И (совпадения). На соответствующих выходах дешифратора 21 команд формируются уровни логической "1", которые запускают в определенной последовательности соответствующие узлы автомата.

Для контроля пбследовательности операции сигнал опорной метки с второго выхода схемы 9 измерения фазы дисбаланса поступает на вход схемы

18 контроля, на другой вход которой приходят импульсы с выхода тактового

89 Ь генератора 28. Отсутствие импульсов сигнала опорной метки говорит о наличии сбоя в цикле, а это вызывает появление сигнала на выходе схемы 18 контроля, который переводит переключатель 19 в режим "Ручное управление", срабатывает устройство сигнализации сбоя и подает звуковую сигнализацию.

Если сбоя на данном этапе процесса не происходит, то после измерения и записи в .схему 5 запоминания параметров дисбаланса производится сравнение измеренных параметров с допустимыми в схеме 6 сравнения, и если измеренные параметры в пределах допуска, то сигнал с выхода схемы 6 сравнения через дифференцирующую цепочку 26 поступает на второй вход схемы 25 совпадения, на третий вход которой в это время приходит продифференцированный цепочкой 27 сигнал с шестого выхода (" Разрешение сравнения") дешифратора 21 команд, а на первый вход схемы 25 совпадения — уровень "1" с девятого выхода (" Сравнение "1") дешифратора 21 команд. Передний фронт импульса на выходе схемы 25 совпадения устанавливает программные счетчики 20 и 22 в состояние, при котором на выходах дешифратора 21 команд устанавливается код "Конец цикла". Если же измеренные цараметры дисбаланса превышают допустимые, то следующий импульс с делителя 29 частоты тактового генератора 28 устанавливает счетчик 20 в состояние, при котором импульсы с тактового генератора 28 через дешифратор 21 команд поступает на вход привода 11 вращения ротора 10, ротор устанавливается неуравновешенностью в зону обработки корректирующего .механизма, импульс с выхода схемы 6 сравнения поступает на вход "+1" программного счетчика 22, который прекращает прохождение импульсов с тактового генератора 28 на вход привода 11. Привод 11 останавливается и фиксирует ротор 10. Последущие импульсы тактового генератора 28 заполняют программный счетчик 20, выполняя тем самым предварительный набор кода следующей операции, а импульсы, поступающие с выхода схемы сравнения на вход "+1" программного счетчика 22, осуществляют прерывание выполнения данной команды,т.е.осуществляетсявнутренняя синхронизацияработы узлов станка по заранее заданномуалгоритму.

1226089!

50

Так как операции установа ротора, коррекции дисбаланса и сравнения кодов результата коррекции с измеренной величиной дисбаланса являются самыми ответственными для ликвидации возможности неправильной работы станка на этих операциях, в устройстве управления осуществляется контроль по второй петле контроля хода операций посредством сравнения кода операции, выработанного в дешифраторе 21 команд, и кода операции, установленного в схеме 6 сравнения. При их различии схема 18 контроля вырабатывает сигнал, который переводит станок в режим Ручное управление", и подается звуковая сигнализация неисправности.

Лицевую панель блока управления балансировочного автомата можно. снабдить цифровым табло, на которое будет выводиться информация о наличии дисбаланса в плоскостях балансировки,, текущий номер перехода в цикле балансировки и номер перехода, при котором происходит сбой, количество годных и бракованных роторов из общей партии, поступившей на балансировку.

Выполнение устройства управления программной балансировки по принципу управляющего автомата с внутрен ней синхронизацией дает возможность путем перестановки перемычек в дешифраторе команд легко изменять алгоритм работы станка, что улучшает его эксплуатационные характеристики,. расширяет номенклатуру роторов, которые могут балансироваться на дан.ном станке.

Формула из обре те ния

1. Автоматический балансировочный станок, содержащий блок измерения дисбаланса, блок управления, первый вход которого связан с выходом блока измерения дисбаланса, и блок коррекции, вход которого связан с первым выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности . балансировки и улучшения эксплуатационных характеристик, он снабжен . предназначенным для вращения балансируемого изделия приводом, первый вход которого связан с вторым выходом блока управления, и блоком подачи и селекции роторов, вход которого связан с третьим выходом блока управле ния, а блок измерения выполнен в виде последовательно соединенных схемы измерения величины дисбаланса, вход которой предназначен для соединения с датчиком колебаний, аналогоцифрового преобразователя, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, схемы запоминания, второй вход которой соединен с пятым выходом блока управления, и схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом аналого-цифрового . преобразователя, третий вход — с шестым выходом блока управления, а четвертый вход — с выходом привода, схемы установки остаточных значений дисбаланса, выход которой соединен с пятым входом схемы сравнения, схемы индикации, первый вход которой соединен с выходом схемы запоминания, а второй вход — с выходом блока подачи и селекции роторов, и схемы измерения фазы дисбаланса, первый вход которой предназначен для соединения с датчиком. опорного сигнала, второй вход соединен с вторым выходом схемы измерения величины дисбаланса, первый выход — с третьим выходом схемы запоминания, а второй выход "- с вторым входом блока управления и с вторым входом привода.

2. Станок по по. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок управления выполнен в виде последовательно соединенных схемы контроля, первый вход которой представляет собой первый вход блока управления, а второй вход — Его второй вход переключателя режима работы, первого программного счетчика и дешифратора, первые шесть выходом которого представляют собой соответствующие выходы блока управления, а седьмой выход соединен с третьим входом схемы контроля, второго программного счетчика, выход которого соединен с вторым входом дешифратора, а второй вход установки "0" — с вторым входом установки "0" первого программного счетчика и с восьмым выходом дешифратора, источника питания, формирователя импульсов, вход которого связан с выходом источника питания, а выходс первыми входами установки "0" программных счетчиков, схемы совпадения, двух дифференцирующих цепочек, вход первой соединен с шестым выхо"

1226089

10 дом дешифратора, вьмод — с третьим входом схемы сравнения, вход второй— с первым входом схемы контроля, а выход — с входом второго программного счетчика и с вторым входом схемы сравнения, первый вход которой соединен с девятым выходом дешифратора, а выход — с входами предварительной установки двоичного числа обоих программных счетчиков, тактового генератора и делителя частоты, вход которого соединен с выходом тактового генератора, третьим входом дешифратмира и четвертым входом схемы контроля, а выход — с вторым входом переключателя режима работы.

3, Станок по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что блок коррекции выполнен в виде последовательно соединенных моментного датчика, вход которого является входом блока коррекции, корректирующего механизма и датчика перемещения, выход которого соединен с третьим входом аналогоцифрового преобразователя.

1226089

Составитель Ю. Круглов

Редактор А. Козориз Техред В.Кадар

Корректор С. Черни

Подписное

Заказ 2112/30 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород., ул. Проектная, 4