Автоматическая балансировочная линия

 

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано при автоматизации балансировки любых жестких роторов в серийном и массовом производстве. Целью изобретения является .расширение технологических возможностей линии, обеспечиваемое универсальностью системь управления балансировкой /СУБ/ и автоматизацией ее обучения при смене ротора, и повы .шение точности балансировки за счет автоматической компенсации систематических погрешностей измерения дисбаланса и корректировки масс ротора . Универсальность СУБ обусловлена включением в ее состав микроЭВМ и программируемого микроконтроллера которые способны при смене управляющих программ работать с любым оборудованием для автоматической балансировки жестких роторов. Цифровую связь микроэвм с микроконтроллером,и прибором осуществляет устройство сопряжения, которое содержит аналого-цифровые преобразователи показаний прибора и схемы цифрового управления корректировкой масс и ориентацией ротора. №1кроконтроллер программно осуществляет переключения механизмов линии, синхронизацию и контроль их работы, аварийную остаi новку и ряд операций по инициативе ЭВМ. Микроэвм по экспериментально (Л полученным таблицам преобразует сигнал дисбаланса в код перемещения корректирующего механизма. Таблицы периодически уточняются при автоматической тарировке прибора партией :роторов с известными дисбалансами, ю to и по результатам статистической обработки контрольньпс измерений остаточного дисбаланса. Обучение СУБ производится путем экспериментальсо ной корректировки масс отбалансированного ротора с заданным шагом перемещения-инструмента , определения полученного дисбаланса, сопоставления его с показаниями прибора интерполяции результатов и формирования в памяти микроэвм соответствующих таблиц. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1272134 А (511 4 С 01 М 1/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 производится путем экспериментальной корректировки масс отбалансированного ротора с заданным шагом перемещения .инструмента, определения полученного дисбаланса, сопоставления его с показаниями прибора интерполяции результатов и формирования в памяти микроЭВМ соответствующих таблиц.

1 э.п. ф-лы, 2 ил. (21) 3906564/25-28 (22) 07.06.85 (46) 23. 11. 86. Бюл. В 43 (71) МВТУ им. Н.Э.Баумана (72) А.А.Некрасов и А.С.Черничкин (53) 620.1.05:531.382 (088.8) (56) Основы балансировочной техники. — Под ред. В.А.Щепетильникова.

М.: Машиностроение, 1975, т.2.

Проспект "Развитие фирмы Шенк".

Sch 8034 russ 20. 1278 Н.

Проспект фирмы Hofmann. Ausvushten in der Elektro-Industrie. Auswushtanlagen fiir Elektromotorenahker

und Geb1ase. 230.100.0. (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВОЧНАЯ

ЛИНИЯ (57) Изобретение относится к балансировочной технике и может быть ис" пользовано при автоматизации балансировки любых жестких роторов в серийном и массовом производстве.

Целью изобретения является расширение технологических воэможностей линии, обеспечиваемое универсальностью системы управления балансировкой /СУБ/ и автоматизацией ее обучения при смене ротора, и повы.шение точности балансировки за счет автоматической компенсации систематических погрешностей измерения дисбаланса и корректировки масс ротора. Универсальность СУБ обусловлена включением в ее состав микроЭВМ и программируемого микроконтроллера которые способны при смене управля— ющих программ работать с любым оборудованием для автоматической балансировки жестких роторов. Цифровую связь микроЭВМ с микроконтроллером,и прибором осуществляет устройство сопряжения, которое содержит аналого-цифровые преобразователи показаний прибора и схемы цифрового управ— ления корректировкой масс и ориентацией ротора. Микроконтроллер прог- раммно осуществляет переключения механизмов линии, синхронизацию и контроль их работы, аварийную остановку и ряд операций по инициативе

ЭВМ. МикроЭВМ по экспериментально полученным таблицам преобразует сигнал дисбаланса в код перемещения корректирующего механизма. Таблицы периодически уточняются при автоматической тарировке прибора партией роторов с известными дисбалансами, и по результатам статистической обработки контрольных измерений остаточного дисбаланса. Обучение СУБ

9 1272134

Изобретение относится к балаксил ровочкой технике и может быть исс пользовано при разработке автоматических балансировочных линий, пред- н назначенных для балансировки жестких 5 л роторов в условиях многономенклатур- в нЬго серийного производства. ч1

Цель изобретения — расширение тех- в. нологических воэможностей линии и к понышение точности балансировки за I0 с счет обеспечения универсальности сис- н темы управления. в

На фиг.1 изображена схема автома- э тической балансировочной линии; на к фиг. 2 — схема цифрового управления. 15 с

Автоматическая балансировочкая д линия содержит входной накопитель 1, ч

:.змерительную позицию 2 с виброчувст- 2 вительными опорами 3, два механизма т

4 и 5 ориентации и два механизма б 20 ф и 7 корректировки масс балансируемо- р го ротора 8 с зажимами 9 для его фик- 2 сации во время обработки. Механизмы н

4 — 7 включают в себя исполнительные г двигатели 10 привода ротора 8 при 25 д ориентации и привода перемещения до- л зирующего узла (привод и узел не по- 3 казаны) при корректировке масс, а также датчики 11 цифровой обработной связи по углу понорота вала 12 двигателей 10 (фиг.2). Вал 12 связан л с датчиком 11 зубчатыми колесами 13 т и 14. Линия содержит также контроль- в ную измерительную позицию 15 с нибро- с чувствительными опорами 3, выходкой э накопитель 16 и накопитель 17 oòáðà- р

35 кованных роторов с приемным лотком

18. Накопители 1, 17 и 18 имеют призматические опоры 19 для устанонки роторон. Транспортировку роторов 8 по

40 линии от одного элемента к другому осуществляет манипулятор 20.

Работу линии в автоматическом режиме обеспечивает система 21 управления. Система управления включает в себя измерительный блок 22, входы

45 которого соединены с виброчуBствительными опорами 3 обеих измери гельных позиций 2 и 15, программируемый микроконтроллер 22, блок 24 контрольной аппаратуры, входы которого свя50 эаны с датчиками контроля работы элементов линии (не указаны), а выходы — с входами микроконтроллера

23, выходы которого соединены с управлением элементов линии типа маг- 55

I нитных пускателей, реле и т.п. t,äàòчики контроля и элементы управления не показаны), универсальную управа яющую микроЭВМ 25 и устройство 26 опряжения.

Устройство 26 сопряжения выполнео в виде схем 27 цифрового управения, каждая из которых включает себя буферный регистр 28 и счет— к 29, входы которых соединены с ходом элемента 30 сравнения, выход оторого является выходом каждой из хем 27 цифрового управления и соедиен с ключом 31, управляющим соотетствующий двигателем 10, а также лемент 32 разрешения отсчета, вход оторого является входом обратной вязи и соединен < соответствующим атчиком 11, а выход — с входом счетика 29. Кроме того, в устройство

6 сопряжения входит модуль 33 инерфейса, соединяющий в цифровой орме микроЭВМ 25 с микроконтроллеом 23, буферными регистрами 28 схем

7 и измерителькьtM блоком 22, выполенкым н виде прибора 34, включающео усилители, фильтры и схему разеления плоскостей коррекции, и анаого-цифрового преобразователя АЦП

5, сопрягающего прибор с модулем 33 интерфейса.

Линия работает следующим образом.

Перед началом автоматической баансировки серии роторов 8 нового ипоразмера с максимальной точностью звешивают и балансируют на универальном оборудовании эталонный ротор той серии. Назначают плоскости корекции и настраивают под них,либо дорабатывают механизмы 4-7. Регулируют под новый типоразмер позиции 2 и 15 и производят разделение плоскостей коррекции. Задают в автоматическом режиме с равномерным шагом приращение кода дозирующего узла механизма 6 коррекции и в соответствии с ним устраняют материал в первой плоскости коррекции при одинаковой ориентации эталонного ротора 8. После каждой коррекции взвешивают ротор 8, измеряют сигнал внесенного н этой плоскости коррекции дисбаланса на измерительных позициях 2 и 15 и преобразуют его в цифровую форму при помощи измерительного блока 22.

Результаты взвешиваний вручную, а измерений — автоматически вводят в микроЭВМ 25. На основании известной величины перемещения дозивчющего узла и формы корректирующего инструмента определяют радиус-вектор центра масс устраненного с ротора 8 объема

S 1272! а также коды угла дисбаланса ротора 8 заносятся в специальные ячейки памяти микроЭВМ 25, откуда они по мере продвйжения ротора по механизмам 4-7 линии поступают на буферные регистры

28 соответствующих схем 27 и в со ответствии с ними ориентируют ротор 8 в первой плоскости коррекции на механизме 4 во втором такте, корректируют его массу на механизме 6 в 10 первой плоскости коррекции в третьем такте, ориентируют на механизме 5 перед корректировкой второй плоскости коррекции в четвертом такте и завершают корректировку масс во вто- 15 рой плоскости коррекции на механизме

7 в пятом такте.

В начале каждого иэ этих тактов манипулятор 20 транспортирует ротор

8 на соответствующий механизм, пос- 20 ле чего механизмы 4 и 5 вращают поступивший на них ротор 8 с помощью двигателей )О, которые включаются микроконтроллером 23 и выключаются ключом 31 соответствующей схемы 27 25 при совпадении кодов буферного регистра 28 и счетчика 29, который подсчитывает импульсы датчика 11 для контроля положения вала 12 двигателя 10. Совпадение кодов регистрирует 30 элемент 30, причем отсчет импульса датчика 11 начинается после прохода отметки угла ротора 8 мимо датчика (не показан), соединенного с элементом 32 разрешения отсчета. Код угла поворота двигателей 10 механизмов

4 и 5 ориентации, занесенный в буферный регистр 28, пропорционален углу дисбаланса ротора 8, иэмереннному от отметки угла. При наличии рассогласования кодов регистра 28 и счетчика 29 ключ 31 в исходном состоянии подает питание на двигатель

10,.а после регистрации совпадения кодов элементом 30 отключает его. 4S

Механизмы б и 7 фиксируют посту-. пившие на них роторы в зажимах 9 и. фрезеруют до упора (не показан), выставленного дозирующим узлом, который приводится в движение двигателем 10. Последний управляется схемой 27 в описанном порядке, с той разницей, что сигнал элементу

32 разрешения отсчета подается дат- чиком 11 в момент прохождения нуле-вой точки настройки упора, а после корректировки масс упор возвращается эа нулевую точку. Для этого про34 изводится подключение микроконтрол— лером 23 реверсивного напряжения на двигатель 10, обнуляется счетчик 29 и ключ 31 возвращается в исходное ° состояние. Реверс упора производится до повторного совпадения кодов регистра 28 и счетчика 29 и прохождения нулевой точки. После завершения корректировки масс производится контроль остаточного дисбаланса роторов 8. Для этого во время шестого такта с помощью манипулятора 20 ротор 8 транспортируется на измерительную позицию 15 и аналогично тому, как описано для позиции 2, производится измерение остаточного писбаланса. По результатам контрольных измерений определяется истинное значение дисбаланса, скомпенсированного определенным механизмом за балансировочный цикл, которое вычисляется как разность зарегистрированного первичным измерением значения дисбаланса (или компоненты. дисбаланса), скомпенсированного им в этом балансировочном цикле на определенном радиальном направлении, с проекцией вектора остаточного дисбаланса на это направление. Вычислив эту разность, устанавливают ей в соответствие код отработанного в цикле перемещения дозирующеro узла этоro корректирующего механизма. Накапливают в памяти ЭВМ 25 в ходе обработки серии роторов 8 ряд таких соответствий, относяшихся к одному корректирующему механизму, интерполируют их, заменяя результатами интерполяции соответствующий второй массив и обеспечивая самонастройку механизмов. Для самонастройки необходимо учитывать нелинейность зависимости амплитуды сигнала дисбаланса от его значения, поэтому при первичном и контрольном измерениях используют соответствующие первые массивы из памяти ЭВМ 25, которые формируют экспериментально для измерительных позиций 2 и 15 в процессе тарировки.

Микроконтроллер 23 во время такта контролирует с помощью датчиков блока 24 контрольной аппаратуры транспортировку роторов 8, завершение работы всех узлов и механизмов, подачу всех видов энергии и в случае какой-либо неисправности останавливает линию. В начале и конце партии роторов 8 микроконтроллер 23 на ос1272 I 34

3 материала. Умножают его на определенную взвешиванием массу этого объема материала ротора 8, получая в результате значение дисбаланса в плоскости коррекции.

В итоге получают две точечные зависимости, отражающие соответствие амплитуды сигнала дисбаланса его значению и значения дисбаланса коду перемещения дозирующего узла корректирующего механизма 6, вызвавшего такой дисбаланс. Интерполировав полученные соответствия, формируют в памяти ЭВМ два массива чисел, первый иэ которых хранит значения дисбалансов, соответствующих определенным амплитудам сигналов дисбалансов, являющихся адресами этих значений, а второй хранит коды рабочих перемещений дозирующего узла, адресами которых являются соответствующие им значения дисбалансов. Затем процедуру полностью повторяют дпя второй плоскости коррекции на механизме 7.

Если конструкция ротора является полюсной, т.е. компенсация дисбаланса возможна только на определенных, равномерно расположенных радиальных направлениях, например, устранением материала с полюсов якорей электро-! двигателей или закреплением коррек-.

30 тирующих грузов в пазах, технологических отверстиях или на штырях, то возможно наличие в одной плоскости коррекции двух корректирующих механизмов, каждый из которых устраняет 35 свою компоненту разложенного по полюсам вектора дисбаланса этой плоскости. В этом случае в описанной последовательности формируют второй массив для каждого из механизмов 4О коррекции. Первый массив в каждой плоскости коррекции формируют один раз вне зависимости от конструкции ротора 8, но для каждого измерителя линии, включая контрольный. 45

Если серия роторов 8 малочисленная, то на этом подготовка к автоматической балансировке закончена, если многочисленная и обработка ее будет продолжаться не один день, то 50 в описанном порядке изготавливается партия эталонных роторов с известными дисбалансами разной величины.

Значения этих дисбалансов вводят в микроЭВМ 25 для использования их в 55 ! процессе автоматической тарировке. ,Тарировку измерительного блока 22 производят периодически, например, 2 раза в смену — в начале работы и через 2-3 ч, необходимых для прекращения дрейфа параметров блока 22 за счет выхода его электронной аппаратуры в установившийся тепловой режим.

Для ее проведения измеряют, преобразуют в цифровую форму и вводят в микроЭВМ 25 амплитуду сигналов известных дисбалансов эталонной партии роторов 8, значения которых были введены в микроЭВМ 25 на этапе подготовки линии к работе. Устанавливают соответствие полученных сигналов и известных значений дисбалансов, интерполируют их и заменяют результатами интерполяции первый массив.

Автоматическая балансировка серии роторов производится в следующем порядке. В первом такте ротор 8 транспортируется манипулятором 20 с накопителем l на виброчувствительные опоры 3 измерительной позиции 2, приводится во вращение (средства не показаны), а полученный при этом сигнал виброчувствительных опор 3 после усиления, фильтрации помех, разделения плоскостей и других преобраэований в измерительном приборе 34 и преобразователях 35 поступает через модуль 33 в микроЭВМ 25. После этого цифровое значение амплитуды сигнала дисбаланса первой плоскости коррекции преобразуется ЭВМ 25 в код, задающий перемещение дозирующего узла механизма 6. Для этого используется цифровое значение амплитуды в качестве адреса члена первого массива, хранящегося в блоке памяти. По этому адресу ЭВМ запрашивает из блоков памяти значение дисбаланса, соответствующее полученной амплитуде.

Если ротор является полюсным, то полученное значение дисбаланса векторно разлагается на компоненты по полюсам, и модуль каждой компоненты считается в дальнейшем отдельным значением дисбаланса, подлежащего компенсации на данном полюсе по описанным ниже правилам.

Полученное значение дисбаланса является адресом члена второго массива. По этому адресу запрашивается код, задающий перемещение дозирующего узла корректирующего механизма 6.

Аналогичная процедура определения кода перемещения дозирующего узла механизма 7 проводится с амплитудой сигнала дисбаланса, измеренной для ,второй плоскости коррекции. Эти коды, 1272134 новании сигналов датчиков блока 29 подключает и отключает наиопители, измерители и механизмы по мере поступления на них или освобождения их от роторов 8. В конце такта, проконтролировав завершение всех операций и готовность линии к следующему такту, микроконтроллер 23 через модуль 33 интерфейса выдает сигнал готовности микроЭВМ 25.

По этому сигналу на основании результатов измерений предыдущих тактов микроЭВМ 25 задает через модуль 33 интерфейса коды угла поворота вала 12 двигателей 11 механиз- >5 мов 4-7, которые заносятся в буферные регистры 28 схем 27, и дискретные сигналы на определенные входы микроконтроллера 23, на основании которых он начинает свою работу и управляет отбраковкой роторов 8. Получив от микроЭВМ 25 сигнал о завершении выдачи управляющей информации, микроконтроллер 23 в соответствии с заложенной в него программой подает со своих выходов управляющие воздействия на магнитные пускатели, реле и т.д., с помощью которых управляются манипулятор 20, измерительные позиции 2 и 15, механизмы 4-7 Зб и накопители 1, 16 и 17. При этом ротор 8, поступивший на балансировку первым с контрольной измерительной позиции 15, на седьмом такте балансировки попадает на призматические опоры 19 выходного накопителя 16 или если эти опоры отведены, как показано на фиг.! на приемный лоток

18, по которому он скатывается на опоры 19 накопителя 17 отбракованных 4О роторов 8. Опоры 19 выходного накопи" теля 16 остаются в положении, изображенном на фиг.!, если на предыдущем такте контролируемый ротор 8 оказался вне допуска на остаточный дисба- 4 ланс и микроЭВМ выдала микроконтроллеру 23 сигнал на его отбраковку, в противном случае они возвращаются вправо и принимают годный ротор 8.

Все следующие за первым роторы 8 балансируются в аналогичном порядке со сдвигом во времени на один такт, причем одновременно балансируется семь роторов 8.

Автоматическое управление линией с помощью микроЭВМ и программируемого микроконтроллера расширяет технологические воэможности линии, так как при переходе к новому типоразмеру ротора в системе управления необходима лишь замена программ. Автоматический учет с помощью микроЭВМ систематических погрешностей значительно повьппает точность балансировки.

Формула из обре тения

Автоматическая балансировочная линия, содержащая входной накопиI тель, измерительную позицию с виброчувствительными опорами, механизмы ориентации и корректировки масс роторов, контрольную измерительную позицию с виброчувствительными опорами, выходной накопитель, накопитель отбракоэанних роторов, манипулятор, предназначенный для транспортировки роторов, и систему управления, включающую измерительный блок, входи которого соединены с виброчувствительными опорами обеих измерительных позиций, и блок контрольной аппаратуры, входы которого соединены с датчиками кон!роля работы элементов линии,отличающаяся тем, что с целью расширения технологи.ческих возможностей и повышения точности балансировки, она снабжена микроЭВМ,программируемым микроконтроллером,входы которого соединены с выходами блока контрольной аппаратурыэ а выходы — с элементами линии, и устройством сопряжения, выполненнйм

r в виде схемцифрового управления, вы ходы и входы обратной связи которых

1 соединены с механизмами ориентации и корректировки масс роторов, и модуля интерфейса, связывающего микроЭВМ со схемами цифрового управления. микроконтроллером и измерительным блоком, 2. Линия по п.I, о т л и ч а.ю— щ а я с я тем, что измерительный блок выполнен в виде прибора, включающего усилители, фильтры и схему разделения плоскостей коррекции, и аналого-цифрового преобразователя, сопрягающего прибор с модулем интерфейса.

) 272134

Составитель А.Паникленко

Редактор Н.Тупица Техред В.Кадар Корректор В,Бутяга

Заказ 6328/38

Тираж 778 Подпи с ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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