Измерительное устройство к балансировочному станку

 

Изобретение относится к балансировочной технике. Целью изобретения является повышение точности определения дисбаланса за счет автоматизации разложения вектора дисбалан-са на составляющие. Сигнал с вибродатчика 1 фильтруется в схеме 2 фильтрации и поступает на вход регистратора 13 значения дисбаланса, который устанавливает необходимость коррекции, и через аттенюатор 14 и фазовые детекторы 32 и 33 поступает в регистраторь 34 и 35 составляющих дисбаланса, определяющих величину корректирующей массы на осях, разрешенных для коррекции,,В качестве опорных сигналов для фазовых дешифраторов 32 и 33 используются выходные о сигналы счетчиков 31 и 30 Джонсона, (О 1(Л положение осей коррекции при балансировке контролируется регистраторами 36 и 37 фазы, 4 ил. tc vj ел (. ел

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 M 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

° М

°

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3939235/25-28 (22) 29.07,85 (46) 15.11.86. Бюл. М 42 (71) Минское станкостроительное про-, изводственное объединение им. Октябрьской революции (72) В. А. Малыгин, Н. В. Политаев и В. И. Шестаков (53) 620.1.05:531.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 917016, кл. G 01 M 1/22, 1980, Авторское свидетельство СССР

11 1010485, кл, G 01 М 1/22, 1981. (54) ИЗМЕРИТЕ11ЬНОЕ УСТРОЙСТВО К БАЛАНСИРОВОЧНОМУ СТАНКУ (57) Изобретение относится к балан- . сировочной технике, Целью изобрете1 ния является повышение точности on„„SU„„> 270595 ределения дисбаланса за счет автоматизации разложения вектора дисбалан-. са на составляющие. Сигнал с вибродатчика 1 фильтруется в схеме 2 фильтрации и поступает на вход регистратора 13 значения дисбаланса, который устанавливает необходимость коррекции, и через аттенюатор 14 и фазовые детекторы 32 и 33 поступает в регистраторы 34 и 35 составляющих дисбаланса, определяющих величину корректирующей массы на осях, разрешенных для коррекции..В качестве опорных сигналов для фазовых дешифраторов 32 и 33 используются выходные сигналы счетчиков 31 и 30 Джонсона, положение осей коррекции при балансировке контролируется регистраторами 36 и 37 фазы. 4 ил.

Измерительное устройстно к балансировочному станку содержит вибродатчик 1, схему 2 фильтрации сигна25 ла дисбаланса, выполненную н виде двух последовательных цепочек, включающих каждая фазовый детектор 3 (4), блок 5 (6,) памяти и амплитудный модулятор 7 (8), соединенный с выходами амплитудных модуляторов 7 и 8 сумма.» тор 9, фильтр 10 нижних. частот, вход которого соединен с выходом сумматора 9, третий и четвертый фазовые детекторы 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с вторыми

35 входами первого и второго фазовых детекторов 3 и 4, соединенные с выходом фильтра 10 нижних частот регистратор 13 значения дисбаланса, аттенюатор 14 и формирователь 15, датчик 16 фазы, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого Фазовых детекторов 11 и 12, генератор 17 несущей частоты, » выполненныи в виде последовательно соединенных импульсного генератора

18» делителя 19 частоты и дополнительного счетчика 20 Джонсона, первый выход которого соединен с соеди.ненными между собой первым входом датчика 16 фазы и вторыми входами третьего фазового детектора 11 и первого амплитудного модулятора 7, а второй - с соединенными между собой вторыми входами датчика 16 фазы, четвертого фазового детектора 12 -н второго амплитудного модулятора 8, последовательно соединенные одновиб40

4 12705

Изобретение относится к бялансировочиой технике И может быть использовано в балансировочных станках и автоматах при балансировке роторов в косоугольной системе коор- 5 динат, например крыльчаток вентиляторов с числом осей, разрешенных для корректировки, более 3.

Цель изобретения — повышение точности определения дисбаланса за счет автоматизации разложения вектора дисбаланса на составляющие, На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма, на фиг. 3 — сост- !5 ветствующая векторной диаграмме временная диаграмма, поясняющая принцип измерения составляющих дисбаланса; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу основных элементов 20 устройства.

95 2 ратор 21, вход которого соединен с нтарым выходом дополнительного счетчика 20 Джонсона» укорачинающую цепочку 22, соединенный R-входом счетчик 23, триггер 24, D-вход которого соединен с выходом формирователя 15, вторую укорачинающую цепочку 25 и соединенный В-входом второй счетчик 26, С-вхоц которого соединен с

С-входом первого счетчика 23 и выходом импульсного генератора 18, цифровой компаратор 27, связанный с первым выходом второго счетчика 26, первый и второй программаторы 28 и 29, связанные соответственно с

St„-âõoäoì первого счетчика 23 и вторым входом цифрового компаратора 27 первый и второй счетчики 30 и 31

Джонсона» R-входы которых соединены между собой,и с R-входом второго счетчика 26, а С-axo> t — соответственно с вторым выходом второго счетчика 26 и выходом цифроного компаратора 27, lIBTbltt и шестой фаэовые детекторы 32 и 33, первые входы которых соединены с выходом аттенюатора 14, а вторые входы — соответственно с первыми выходами второго 31

|и первого 30 счетчиков Джонсона, первый и второй регистраторы 34 и 35 составляющих дисбаланса, связанные соответственно с выходами пятого и шестого фазовых детекторов 32 и 33 и первый и второй регистраторы 36 и 37 фазы, первые входы которых соединены с выходом датчика 16 фазы, а вторые — соответственно с вторыми выходами первого и второго счетчиков 30 и 31 Джонсона.

Устройство работает следующим образом.

Измерение составляющих дисбаланса по осям на роторе, разрешенным для коррекции и образующим -осевую с центральной симметрией систему координат, основано на фазовом детектировании отфильтрованного и перенесенного на несущую частоту 43 сигнала дисбаланса.

На векторной диаграмме, приведенной на фиг. 2, через D обозначен вектор дисбаланса, через Dp и Dt,.— составляющие дисбалан< а в К-осеной системе координат (н качестве примера на фиг. 2 приведена 5-осевая система координат), образованной разрешенными для коррекции осями на роторе, а через Рд и P„ — проекции)нек3 1270595 4 тора D на оси, перпендикулярные составляющим DA u D . Оси .на роторе, разрешенные для коррекции, обозначены на фиг, 2 символами.К1, К 2, К 3, Кч, К5, а угол между ними — Ф. Через фиг. 2 обозначены оси вспомогательных прямоугольных систем координат, которым соответствуют формируемые в устройстве электрические сигналы 10 несущей частотый, приведенные на фиг. 3 в виде временных диаграмм.

Осям векторной диаграммы на фиг. 2 соответствуют положительные перепады импульсов на временных диаграммах на фиг..3.

Числа, стоящие у начала каждой из осей ординат временных диаграмм, приведенных на фиг.. 3 и 4, указывают номер элемента структурной схемы, 2п выходной сигнал которого приведен на соответствующей диаграмме. На восьмой сверху диаграмме фиг. 4 по оси ординат отсчитывается объем заполнения счетчика 26 в десятичном д коде.

Фильтрация сигнала дисбаланса, выделяющегося на выходе вибродатчи-. ка 1 при вращении балансируемого ротора (не показан) с частотой Q, осу- Зо ществляется схемой 2 фильтрации сигнала дисбаланса. Для этого. сигнал с вибродатчика 1 поступает на входы первого и второго фазовых детекторов 3 и 4, к управляющим (вторым)

35 входам которых прикладываются ортогональные сигналы частоты Я, вырабатываемые фазовыми. детекторами 11 и 12. Эти сигналы, образующие измерительную прямоугольную систему координат, формируются в процессе перемножения в фазовых детекторах 11 и 12 выходного сигнала датчика 16 фазы, частота которого равна ОтУ, и ортогональных сигналов несущей частотыЮ .

Для обеспечения режима фазовращателя используемый в качестве датчика 16 фазы вращающийся трансформатор питается ортогональными (если в качестве датчика фазы используется сельсин, то трехфазными) сигналами, которые вырабатывает генератор 17 несущей частоты. Сдвиг 90 между выходными сигналами генератора 17 не- 55 сущей частоты обеспечивается включенным на его выходе 2-разрядным счетчиком 20 Джонсона, на счетный вход которого поступают импульсы с делителя 19 частоты. Коэффициент преобразования делителя 19 частоты выбирается таким, чтобы (с учетом коэффициента пересчета счетчика 20

Джонсона, равного 4) отношение частот выходных сигналов импульсного генератора 18 и генератора 17 несущей частоты имело значение, являющееся наименьшим общим кратным для числа осей К всех используемых систем координат, и обеспечивало необходимую дискретность для сдвига второй вспомогательной систеж координат

X, Y на угол (90 -с ) с заданной точностью. При выполнении предлагаемого устройства это отношение равно

360, что позволяет измерять составляющие в системах координат с числом осей К, разрешенных для коррекции:

3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12 и т.д.

Постоянные напряжения UÄ v U» пропорциональные проекциям вектора дисбаланса в прямоугольной измерительной системе координат, с выходов фазовых детекторов 3 и 4 поступают на входы блоков 5 и 6 памяти. После окончания измерения (через интервал времени, достаточный для установления переходных процессов в фильтрах нижних частот,. входящих в состав фазовых детекторов 3 и 4) блоки 5 и 6 памяти переключаются (по управляющим входам, не указаны) в режим хранения и вращение балансируемого ротора прекращается. При этом на выходах блоков 5 и б памяти фиксируются -напряжения, соответствующие проекциям вектора дисбаланса н прямоугольной системе координат XY . Эти напряжения поступают на информационные (первые) входы амплитудных модуляторов 7 и 8, на управляющие (вторые) входы которых приходят ортогональные импульсы с генератора 17 несущей частоты. На выходах модуляторов 7 и 8 формируются сигналы, основные гармоники которых пропорциональны проекциям U u U

Векторная сумма этих сигналов с выхода сумматора 9 поступает на фильтр 10 нижних частот, подавляющий высшие гармоники. Синусоидальный сигнал на выходе фильтра 10 нижних частот представляет собой аналог на несущей частоте 3 отфильтрованного от помех сигнала дисбаланса. Лмплитуда и фаза этого сигнала несут информацию о значении и фазе вектора дисбаланса. Ре5 1270 гистратор 13 значения дисбаланса предназначен для индикации значения дисбаланса и преобразования значения дисбаланса в дискретную форму при автоматизации процесса балансировки.

Иэ векторной диаграммы, приведен ной на фиг. 2, видно, что для определения состанляющих D* и D вектора дисбаланса необходимо измерить его проекции Рд и Рв на вспомогательные 10 оси, перпендикулярные составляющим Р и D . Проекции РА и Рв связаны с составляющими D< и Вв выражениями:

1 1

D =-т P H D =«т Рр д Я1nX А В Я1пМ

15 в пятиосевой системе координат, на1 пример 4=72, а —.— =1,051.

Б1n4

Для получения составляющих D и Пв преобразованный на несущую частоту

20 сигнал дисбаланса через аттенюатор 14

1 с учетом коэффициента - — поступает

З1П С% на информационные (первые) входы фа25 зовых детекторов 32 и 33. На их уп- равляющие (вторые) входы подаются прямоугольные импульсы, фаза которых обеспечивает формирование выходных напряжений, пропорциональных проекциям Р и Р и, соответственно, сос30 танляющим 2 и D вектора дисбаланса.

Опорные. сигналы Х< и Х, (диаграммы

31/1 и 30/4 на фиг. 3) приведены для случая, когда в качестве фазовых детекторов 32 и 33 используется устрой-З5 ство выборки и хранения. При этом фазы их положительных перепадов (им соответствуют моменты выборки сигнала) на временных диаграммах соответствует осям У, и 1, векторной диаграммы на фиг ° 2.(При использовании в качестве фазовых детекторов 32 и 33 синхронных ключевых детекторов фаза опорных сигналов должна быть смещена на 90 С).

Постоянные напряжения, пропорциональные составляющим Р и Р вектора, дисбаланса, с выходов .фазовых детек торов 32 и 33 поступают на регистра. торы 34 и 35 составляющих дисбаланса дня индикации и преобразования в дискретную форму при антоматиэапии процесса балансировки.

Для отыскания составляющих D è D в на бапансируемом роторе на первые входы регистраторов 36 и 37 фазы поступает сигнал углового положения с выхода датчика 16 фазы, представ595 Ь ляющий собой синусоидальный сигнал несущей частоты. На вторые входы регистраторов 36 и 37 фазы подаются

Опорные си1 налы 1(и (, фаза пОлОжительных перепадов которых соответствует составляющим В„ и D>.

Поиск составляющих Цд и Б„ на роторе производится путем поворота балансируемого ротора (жестко связанного с датчиком 16 фазы) до совпадения фаз сигналов на входах регистра" торов 36 и 37 фазы (поочередно).

Рассмотрим процесс формирования

Опорных сигналан )(12 и Х р (для привязки текущего вектора к осям на балансируемом роторе, разрешенным для коррекции, счетчик 23 фор-, мирует сигнал KM (см. диаграмму 19 на фиг. 4), являющийся электрическим аналогом этих осей (фиг. 2, оси

Kl-K5). Сигнал ад представляет собой прямоугольные импульсы, число которых за период несущей частоты д равно числу осей К . Формирование импульсов осуществляется путем пересчета счетчиком 23 выходных импуль" сон импульсного генератора 18, Коэффициент п пересчета счетчика 23 задается по Б -нходу (входу предварительной установки счетчика в состояние, соответствующее числу n) программатором 28 и выбирается равным

n= ——

К при числе осей К =5, коэффициент n=72.

Угловое положение сигнала К< в системе координат, образуемой ортогональными сигналами несущей частотыМ, задается путем синхронизации по В-входу счетчика 23 импульсами, формируемыми укорачквающей цепочкой

22 из отрицательных перепадов выходного сигнала одновибратора 21. Длительность выходных импульсон адновибратора 21 задает угол сдвига сигналаК4> относительно одной иэ осей этой системы координат (например, на выходе 0 генератора 17 несущей частоты) и определяется расчетным путем или при наладке.

Определение двух из K осей, на которых лежат составляющие DA и Эв дисбаланса (К и К на фиг. 2), начинается с того, что выявляется одна из них, расположенная справа. (по часовои стрелке) оч вектора дис баланса, Осуществляет эту операцию7 12705 триггер 24, на С-вход которого поступает сигнал ku3 à íà D-вход — выходные импульсы формирователя 15.

Положительные перепады этих импульсов соответствуют угловому положению вектора дисбаланса.

Для упрощения конструкции формирователь 15, состоящий, например, из фазовращателя на 90 и нуль-компара10 тора, может быть выполнен без фазовращателя на 90, при этом перепады его выходных импульсов оказываются смещенными на 90 относительго угла дисбаланса, что учитывается при на 15 стройке путем поворота на такой же угол сигнала1 д . Положительные пере пады импульсов, выделяющихся на вы ходе триггера 24, соответствуют оси 1<2. Укорачивающая цепочка 25 преобразует эти перепады в короткие импульсы, служащие для синхронизации второго счетчика 26 и второго и третьего двухразрядных счетчиков 30 и 31 Джонсона, которые обеспечивают формирование первой вспомогательной прямоугольной системы координат ",Y, ось ) „ которой совпадает с составляющеи Dä и второи — Х Ч, ось У которой совпадает с составляющей D (на фиг. 2 эти составляющие расположены на осях на роторе, разрешенных для коррекций, К2 и К1). Для их формирования на счетный вход счетчика 26 поступают импульсы с импульсного генератора 18. Коэффициент пересчета счетчика 26 выбирается равным коэф фициенту делителя 19 частоты, который в. рассматриваемом примере выполнения устройства имеет значение 90.

На втором выходе счетчика 26 при его заполнении (на 90-м счетном импуль-.. се} вырабатываются полсркительные пе-репады, осуществляющие тактирование счетчика 30 Джонсона четыре раза за

45 период частотыьУ. В результате на каждом из четырех выходоВ счетчика

30 Джонсона: формируются прямоугольные импульсы типа меандр.частотыс), фаза которых соответствует осям

Y„, )(,, Y, (см. фиг. 2). Цифровой компаратор 27 осуществляет сравнение текущего состояния счетчика 26 с кодом, заданным программатором 29. В моменты равенства кодов (4 раза за период частоты u3) на выходе цифрового,компататора 27 формируются положительные перепады, которые осуществляют тактирование счетчика 31 Джонс

95 8 сона с задержкой на угол 90 -Ы, заданный программатором 29, В результате на каждом из четырех выходов счетчика 31 Джонсона вырабатываются сигналы вспомогательной системы координат )1, Y )1, Y . Выходные сигналы и Y счетчиков 30 и 31

Джонсона используются в качестве опорных для фазовых детекторов 32 и 33, которые вырабатывают постоянные напряжения, пропорциональные составляющим D и D . Сигналы М„ и 1 используются для отыскания составляющих Dg на балансируемом роторе.

Таким образом, балансировка ротора с использованием данного устройства осуществляется в следующей последовательности: включают измерительное вращение, через необходимый интервал времени (5-10 с) вращение выключается и устройство переводится в режим хранения информации, при этом регистратор 13 значения дисбаланса позволяет оценить необходимость корректировки дисбаланса (сравнивая значения дисбаланса с допустимой для данного ротора величиной) а регистраторы 34 и 35 составляющих дисбаланса позволяют определить ве-. личину корректирующей массы, которую нужно устранить или внести (в зависимости от выбранного метода коррекции) по каждой из двух составляющих дисбаланса на осях, разрешенных для коррекции. Вращая ротор (вручную или автоматически), отыскивают эти оси (оси коррекции) на роторе, контролируя их регистраторами 36 и 37 фазы.

Измерительное устройство к балансировочному станку обеспечивает повышение точности балансировки роторов с ограниченным числом -осей, разрешенных для коррекции, за счет автоматического разложения вектора дисбаланса на составляющие без участия оператора.

Кроме того, обеспечивается возможность оперативной перестройки устройства путем переключения программаторов и установки необходимого коэффициента передачи аттенюатора при изменении чист.а осей на роторе, l разрешенных для коррекции, что приводит к увеличению производительности и расширению технологической возможности устройства.! 270595

1 2

X К1

Х2

Х2 р

ФИГ. 2

Фо р мула из о бр е т ения

Измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее виб родатчик, соединенные с его выхсдом две последовательные цепочки, включающие каждая фазовый детектор, блок памяти и амплитудный модулятор, датчик фазы, соединенные с его выходом третий и четвертый фазовые детекто- щ ры, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого и второго фазовых детекторов, сумматор, входы которого соединены с выходами амплитудных модуляторов, регистратор значения дисбаланса и генератор несущей частоты, первый выход которого связан. с соединенными между собой первым входом датчика фазы и вторыми входами третьего фа- 20 эового детектора и первого амплитудного модулятора, а второй выход — с соединенными между собой вторыми входами датчика фазы, четвертого фазового детектора и второго амплитудного 25 модулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения точности определения дисбаланса, оно снабжено фильтром нижних частот, вход которого еоединен с выходом сумматора, gg соединенными с выходом фильтра нижних частот и с входом регистратора значения дисбаланса аттенюатором и формирователем, пятым и шестым фазовыми детекторами, первые входы кото- З5 рых соединены с выходом аттенюатора, первым и вторым регистраторами составляющей дисбаланса, входы которых соединены соответственно с выходами пятого и шестого фазовых детекторов, последовательно соединенными одновибратором, вход которого соединен с вторым выходом генератора несущей частоты, первой укорачивающей цепочкой, соединенным R-входом первым счетчиком, соединенным С-входом триггером, D-вход которого соединен с выходом формирователя, второй укорачивающей цепочкой и соединенным

R-входом вторым счетчиком, цифровым компаратором, связанным с первым выходом второго счетчика, первым и вторым программаторами, связанными соответственно с Б,„-входом первого счетчика и с вторым входом цифрового комларатора, первым и вторым счетчиками Джонсона, R-входы которых соединены между собой и с R-входом второго счетчика, С-входы — соответственно с вторым выходом второго счетчика и ab opoM,öèôðoàîãî компаратора, а первые выходы — соответственно с вторыми входами шестого и пятого фазовых детекторов,и первым и вторым регистраторами фазы,первые входы которых соединены с выходом датчика фазы, а вторые — соответственно с вторыми выходами первого и второго счетчиков Джонсона, а генератор несущей частоты выполнен в виде последовательно соединенных импульсного генератора, выход которого соединен с С вЂ” входами первого и второго счетчиков, делителя. частоты и дополнительного счетчика Джонсона.

1271)5<»

10 !

zs

Составитель N. Круглов

Редактор М Фшын Техрер, È-p<<<

Корректор О. Луговая

Заказ 6232/42 Тираж 778 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

her

3 v и

)У/1 и

Ж/ и

1ef и

ЯМ

IC

2б и

/У