Система путевого контроля линейного перемещения рабочего органа

 

Союз Советски к

Соцкалисткческнк

Республик

О П И С А- -Н И: E

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

iii 732122

-Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву(5l)M. Кл.

2 (22) Заявлено 11.04.77(2I ) 2496923 (25-24 с прнсоеднненнем заявкн ¹â€”

В 23 Q 15/00

Государственный комитет

СССР (23)Приоритетпо илам изобретений и открытий

Опубликовано 05.05.80 Бюллетень № 17 (53) УДК 681.178 (088.8 ) Дата опубликования описания 10.05.80 (72) Автор изобретения

P. Л, Немировский

Одесское специальное конструкторское бюро прецизионных станков (7l) Заявитель (54) СИСТЕМА ПУТЕВОГО КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНОГО

ПЕРЕМЕШЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА ника (1Я.

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть применено для путевого контроля линейно перемещающихся элементов станков и приборов, а также для измерения длин.

Известны системы путевого контроля линейного перемещения рабочего органа, содержащие линейный индукционный датчик с винтовым сердечником, кинемати1О чески связанным с приводом, и круговой датчик угла вращения винтового сердечИзвестные системы обладают большим быстродействием, так как используют для путевого контроля непосредственно сигналы, вырабатываемые обоими датчиками. Однако вырабатываемый индукционным датчиком сигнал в значительной ст 20 пени зависит от колебаний величины питающего напряжения, точности иэготовпения профиля резьбы головки и ее сборки. Стабилизация напряжения питания дат» чика усложняет конструкцию, а получение точного профиля резьбы головки связано с преодолением технологических трудностей, обусловленных необходимостью абразивной обработки. мягкого и вязкого материала ее элементов, Поэтому точность профиля резьбы головки сравнительно невелика, а величина погрешностей системы при измерении перемещения рабочего органа достигает существенного значения. Вследствие этого упомянутая система не может быть использована в прецизионных станках и приборах, Для получения более высокой точности измерения используются системы путевого контроля, в которых индукционный датчик охвачен обратной связью по возникающему в нем сигналу рассогласования.

Измерения с помощью этой системы производятся тогда, когда величина напряжения на выходе индукционного датчика равна нулю, а точность измерения не зависит от колебаний питающего напряжения. Не влияют на точность измерения

732122

3 и погрешности профиля резьбы головки индукционного датчика.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система путевого контроля, содержащая линейный индукционный датчик, измерительная головка которого укреплена на рабочем органе и подключена к блоку согласования, а винтовой сердечник установлен в подпружиненной осевой и жесткой радиальной опорах и кинематически соединен с винтом привода рабочего органа и с валом приводного электродвигателя, подключенного через блок управления и арифметический блок к датчику угла поворота, ротор которого соединен с винтовым сердечником j2).

Из-за наличия зазоров в кинематичес кой цени, связывающей серводвигатель с винтовым сердечником, вся обратная связь не обладает необходимой чувствительностью, а следовательно, и быстрс действием. В результате этогопри сравнительно большой скорости движения, например при холостых перемещениях рабочего органа машины или при работе на высоких подачах„не может быть осуществлено точное слежение винтовым сердечником движения измерительной головки, закрепленной на рабочем органе. Поэтому точность путевого контроля снижена, Дпя получения необходимой точности позицйонйроваиия рабочего орга 2 на с использованием такой системы путевого контроля при его подходе . к заданной позиции на сравнительно большом участке пути скорость его движения снижают. Это существенно увеличивает время позиционирования, а следовательно, и производительность машины..

Цель изобретения — повышение быстр действия и точности работы системы.

Указанная цель достигается тем, что система путевого контроля линейного перемещения рабочего органа ooëepæèò дополнительную пружину, электромагнит, обмотка которого подключена к выходу блока согласования, и два опорных кольца с треугольными пазами на сопряженных торцах, в которых уложены корректирующие шарики, одно из опорных колец жестко закреплено на осевой опоре, а другое установлено на оси винтового сердечника и с помощью поводка и вилок кинематически соединено с кор т сом датчика угла поворота, с сердечником электромагнита и с дополнительной пружиной, свободный конец которой

Соединен с корпусом системы.

На чертеже схематически изображен вариант исполнения предлагаемой .системы.

Рабочий орган 1 снабжен приводом линейного перемещения, который содержит винт 2, жестко связанный с приводным

5 электродвигателем 3. На рабочем органе

1 закреплена измерительная головка 4 линейного индукционного датчика. Винтовой сердечник 5 этого датчика установлен в радиальной опоре 6 и осевой опоре 7, которые закреплены на неподвижной части машины. С помощью цилиндрических зубчатых колес 8 сердечник 5 кинематически соединен с винтом 2. На осевой опоре 7 соосно с сердечником 5 установлены опорные кольца 9 и 10, на сопряженных торцах в которых выпопнень1 радиально треугольные пазы 11 и 12 и в них, касаясь середины боковой поверхности, уложены корректирующие шарики

13. Через подшипник 14 сердечник 5 прижат к опорному кольцу 10. Прижим осуществляется под действием пружины

15, установленной на сердечнике 5 по

25 другую сторону опоры 7. Пружина 15 одним концом через подшипник 16 упирается в опору" 7, а другим — в бурт сердечника 5. Датчик 17 угла поворота установлен соосно с сердечником 5, а

30 его ротор 18 жестко соединен с последним. Корпус датчика 17 с помощью поводка 19 и вилки 20 связан с кольцом 10.

Датчик 17 электрически связан с арифметическим блоком 21, к которому через блок 22 управления подключен приводной электродвигатель 3. Измерительная головка 4 индукционного датчика электрически связана через блок 23 согласования с обмоткой электромагнита

4о 24, шарнирно соединенного с поводком

19, который шарнирно связан с дополнительной пружиной 25, другой конец которой закреплен на корпусе системы.

Перемещение рабочего органа 1 осуще ствляется винтом 2, приводимым во вращение электродвигателем 3. Одновременно через зубчатые колеса 8 вращение передается винтовому сердечнику

5. Это обеспечивает примерно одинаковый воздушный зазор между витками резьбы сердечника 5 и головки 4, в результате чего напряжение на выходе головки 4 равно нулю. При этом связанный с головкой 4 блок 23 согласования удерживает якорь электромагнита 24 в среднем положении, который в свою очередь с помощью поводка 19 удерживает кольцо 10 так, что корректирующие шарики 13 касаются приблизительно середины наклонных

122 6 водит к появлению в датчике 17 суммарного сигнала, пропорционального линейному перемещению головки 4, которое тождественно линейному перемещению рабочего органа )

В цепи обратной связи индукционного датчика отсутствуют зазоры, что значительно повышает чувствительность этой цепи, а следовательно, и ее быстродействие. Повышению быстродействия обратной связи способствует также применение в качестве исполнительного органа на выходе цепи электромагнита взамен серводвигателя, имеющего более высокую инерционность. Это позволяет значительно сократить время переходных процессов.

Более высокое быстродействие цепи обратной связи, охватывающей индук ционный датчик повышает быстродействие всей системы путевого контроля, так как датчик является элементом системы.

5 73". .поверхностей пазов 11 и 12. Одновре=- менно с помощью вилки 20 удерживается в среднем положении корпус датчика

17, ротор 18 которого синхронно вращается с винтовым сердечником 5. Возникакпйий в датчике 17 сигнал пропорционален углу поворота сердечника 5. Так как величина угла его поворота при одинаковом воздушном зазоре между витками

его резьбы и резьбы головки 4 соответ- 1о ствует величине линейного перемещения рабочего органа 1, сигнал, вырабатываемый датчиком 17, является информацией .

6б этой величине и передается в арифметический блок 21, который через блок 22 управляет частотой вращения электродвигателя 3

В случае, когда при движении рабочего органа 1 в индукционном датчике изменяется величина воздушного зазора между витками резьбы головки 4 и сердечника 5, например, вследствие неточности в шаге винта 2 или из-эа кинематических погрешностей колес 8, в измерительной головке 4 возникает напряжение, Полярность этого напряжения за-. висит от того, опережает или отстает головка 4 от витков резьбы сердечника

5. Величина напряжения пропорциональна степени изменения воздушного зазора. С помощью блока 23 согласования это напряжение выводит якорь электромагнита 24 из среднего положения, который через поводок 19 поворачивает опорное кольцо 10. При этом корректирующие шарики 13 перекатываются по наклонным боковым плоскостям пазов 11 и 12, расстояние между опорными кольцами 9 и 10 изменяется, и сердечник 5 перемешается вдоль своей оси так, что между витками его резьбы и резьбы головки 4 устанавливается воздушный зазор прежней величины, а величина напряжения в измерительной головке 4 уменьшается до нуля. Таким образом, напряжение на выходе индукционного датчика постоянно поддерживается равным нулю и обеспечивает при движении головки 4 поддержание постоянного зазора между витками его резьбы и резьбы сердечника 5.

В результате этого сердечник 5 постоянно следит эа фактическим перемещением головки 4. Одновременно поводок 19 поворачивает с помощью вилки 20 корпус датчика 17. Вращение корпуса вызывает в датчике 17 сигнал, пропорциональный перемещению сердечнйка 5 вдоль его оси, а одновременное вращение якоря 18 при3Благодаря повышению чувствительности цепи обратной связи повышается также точность измерения величины перемещения рабочего органа во время его движения, т.е. точность путевого контроля, что позволяет, в свою очередь, например при использовании системы на стан» ках типа "обрабатывающий центр", производи"ь точные фрезерные работы, а с дру» гой — сократить время позиционирования, т,е. поднять производительность станка.

Ф ор мула изобретения

Система путевого контроля линейного перемещения рабочего органа, содержащая линейный индукционный датчик, измерительная головка которого укреплена на рабочем органе и подключена к блоку согласования, а винтовой сердечник установлен в подпружиненной осевой и жесткой радиальной опорах и кинематически соединен с винтом привода рабочего органа и с валом приводного электродвигателя, подключенного через блок управления и арифметический блок к датчику угла поворота, ротор которого соединен с винтовым сердечником, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы системы, она содержит дополнительную пружину, электромагнит, обмотка которого подключена к выходу блока согласования, и два опорных кольца с

732122

Составитель Т. Жовно

Редактор А. Маковская Техред М. Кузьма Корректор, М» Шароши

1526/1 Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 треугольными пазами на сопряженных торцах, в которых уложены корректирующие шарики одно из опорных колец жестко закреплено на осевой опоре, а другое установлено на оси винтового сердечника и с помощью поводка и вилок кинематически соединено с корпусом датчика угла поворота, с сердечником электромагнита и с дополнительной пружиной, 8 свободный конец которой соединен с корпусом системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 481760, кл. G 05 В 19/02, 1971, 2. Авторское свидетельство СССР

No 295016, кл. GO5 В 13/02, 1969 (прототип) .