Фотокопировальное следящее устройство
! лвтен p ™ . сцек
Q тс. „л етg,> g 1 Б д
ОП ИСАЙИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 02.08.77(21) 2513371/25-08 с присоединением заявки М (23) Приоритет— (5I ) М. Кл.
В 23 P 1/08
3Ъвударстввннмй квмитет
СССР
Опубликовано 15.09.80. Бюллетень Рй 34 по делам изобретений и Открытий (53) УДК 621.9. . 04 8.4.0 6 (088. 8) Дата опубликования описания 18 09 80 (72) Авторы изобретения
В. Л.Кравченко и И. В. Литвинов (7I) Заявитель (54) ФОТОКОПИРОВАЛЬНОЕ СЛЕДЯЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к области электрофизических и электр охи мических методов обработки и касается фотокопировального следящего устройства для электроэрозионных и электрохимических
5 станков.
Известны фотоэлектрические следящие устройства„в xoTopblx изображение движущегося излучающего объекта спроецировано в виде круглого пятна на нес о колько фоточувствительных элементов.
Сигналы с фотоэлементов сравниваются между собой и разностный сигнал, пропорциональный величине смещения светового пятна относительно оптической оси 1 управляет приводами слежения фотодатчика за перемещением объекта (1J.
Эти. устрайст ва .не пезволиот ъс;у= щес влять. когйрование контура- чертежа.
Наиболее близкими по технической суш" ности к предлагаемому изобретению является фотокопировальное следящее уст ройство, содержащее поворотную головку с фотоэлементами, соединенными по мостовой схеме и связанными через усилитель с электроприводом вращения головки, устройство снижения скорости при резких изменениях направления контура чертежа детали, участок коаорого спроецирован через оптическое устройство с шелевой диафрагмой на фотоэлементы rex ловки, преобразователь поворота которой соединен с усилителями приводных координатных механизмов корпуса с головкой и чертежа детали. Преобразователь по ворота выполнен в виде фрикционных интеграторов, управляемых кулачками, скрепленными с головкой (2) .
Использование в этом устройстве инерционных, быстроизнашиваемых, не обладающих высокой точностью кинематических звеньев для разложения угла по» ворота головки по координатам не позволяет достичь высокой точности и надежности копирования, особенно при боль» . ших скоростях обработки.
Устройство также не позволяет производить коррекцию траектории обхода кон76 30
30 тура цля компенсации износа инструмента и учета припусков под черновые и чистовые режимы обработки без изменения чертежа.
Кроме того, точность копирования в углах ограничена постоянным радиусом обзора головки, минимальная величина которого определяется наибольшей скоростью копирования без срыва слежения.
Устройство не позволяет производить 10 копирование по кромке чертежа, что ограничивает возможность его применения.
Устройство не позволяет также осуществлять плавное изменение скорости и направления обхода контура чертежа, а поэтому не может использоваться цля электроэрозионных проволочно-вырезных станков.
Белью изобретения является повышение точности копирования.
Бель достигается тем, что в известном фотокопировальном следящем устройстве, в корпус которого с возможностью вращения установлена головка с фотоэлементами, соединенными по мостовой схеме и связанными через усилитель с электроприводом вращения головки, преобразователь поворота которой соединен с усилителями приводных координатных механизмов корпуса с головкой и чертежа детали, участок которого спроецирован через оптическое устройство с шелевой диафрагмой на фотоэлементы головки, преобразователь поворота головки выполнен в вице установленного с нею соосно первого квацратного фотоприемника, координатные оси его сориентированы параллельно переме, щениям приводных коордннатных механизмов, причем координатные фотоэлементы первого квадратного фотоприемника связаны
Ъ с осветителем через. круглую диафрагму, жестко соединенную с шелевой циафраг.мой и связанную с устройством ее пе- 45 ремешения вдоль радиуса вращения головки, по сигналам усилителя рвгуцирэ-. вания скорости внешним сигналом и мостовой схемы, а фотоэлементы голов-. ки выполнены в вице второго квадратно50
ro фотоприемника, установленного соосно с первым, при атом введена вторая шелевая диафрагма, перпендикулярно перекрывающая первую шелевую диафрагму и связанная с устройством перемещения ее вцоль последней.
На чертеже представлена схема фотокопировального следящего устройства с функциональными связями.
62 4
Фотокопировальное слецящде устройство соцержит корпус 1, вращающуюся в нем головку 2, алектропривоц 3 поворота головки, приводные координатные механизмы 4 и 5 для перемещения копируемого чертежа 6 и корпуса 1 с головкой 2 и оптическим устройством
7. B корпусе 1 соосно с осью вращения головки 2 закреплен первый квадрантный фотоприемник 8,. координатные оси коI торого сориентированы параллельно координатам приводных механизмов 4 и 5.
С помощью круглой диафрагмы 9 и установленного на ней светодиода 10 на фотоприемнике 8 сформировано световое пятно, перекрывающее его фотоэлементы.
Йиафрагма 9 имеет возможность движения вдоль радиуса вращения головки в направлении, проходящем через центр диафрагмы 9, от установленного в головке 2 устройства 11 перемещения. Координатные фотоэлементы фотоприемника 8 попарно подключены к усилителям 12 и
13 проводных координатных механизмов
4 и 5. В головке 2, соосно с ее осью вращения, установлен второй квацрантный
% фотоприемник 14. В качестве квацрантных фотоприемников 8 и 14 использованы четырехэлементные позиционно-чувствительные фотодиоды, обладающие наилучшими характеристиками из этого класса приборов. На фотоприемник 14 через перекрывающие друг друга шелевые диафрагмы
15 и 16 спроецирован оптическим устройством 7 участок контура чертежа 6.
Первая шелевая диафрагма 15 скреплена с круглой циафрагмой 9. Вторая шелевая диафрагма 16 имеет воэможность движения от устройства 17 ее перемещения, установленного в головке 2 в направлении, перпендикулярном направлению перемещения диафрагмы 15. Устройства 11 и 17 перемещения выпол» иены в вице электромагнитного пропорционального управляющего элемента с поступательным перемещением якоря.
Фотоэлементы 18 - 21 фотоприемника
14 вкюцочены по мостовой схеме. Зазор между фотоэлементами 18 - 21, смежными с диагональю питания мостовой схемы, перпендикулярно перекрываемый диафрагмой 15, сориентирован в-= направлении цвижения этой диафрагмы.
Нагрузочная диагональ мостовой схемы подключена к управляющему внешним сигналом усилителю 22 регулирования скорости и усилителю 23 электропривоца вращения головки. Световой поток све
763062
1О
В результате следящего поворота головки 2 с фотоприемником 14 и шелевыми диафрагмами 15, 16 и одновременного поворота круглой диафрагмы 9 относительно. фотоприемника 8, вызывающего перемещение головки и чертежа соответствующими координатными приводами, происходит копирование контура чертежа детали.
Сигналы с контактов нагрузочной диагонали моста в зависимости от полярности, тодиода 10 промодулирован с помощью подключенного к нему генератора 24 периодических электрических сигналов.
С и@лью стабилизации режима работы фотоприемника 14 в оптическом ус ройстве 7 использована импульсная лампа.
Принцип работы фотокопировального следящего устройства заключается в слецуюшем. В исходном состоянии центры щелевых диафрагм 15 и 16 круглой диафрагмы 9 соосны с центрами фотоприемников 8 и 14 и осью вращения головки 2. На вход усилителя 22 по-. дается внешний управляющий сигнал (от выпрямителя при ручном регулирова- нии скорости и направления копирования, от электроэрозионного промежутка при автоматическом регулировании). В зависимости от полярности внешний сигнал 20 воздействует на соответствующую катушку инцуктивности устройства 11 перемещения, смешаюшего диафрагмы 9 и 15 в ту или иную сторону вдоль радиуса вращения головки пропорционально амплитуде сигнала. Чертеж устанавливается поц фотоголовкой так, чтобы спроецированный участок линии контура перекрывался щелью, образованной диафрагмами 15 и 16.
Электропривоц 3 поворачивает головку 2 30 цо тех пор, пока сигнал рассогласования с мостовой схемы не станет равным нулю, что соответствует равенству сигналов с освещенной через щель пары фотоэлементов 18 и 19 приемника 14. При - 3s включении генератора 24 фотоприемник 8 засвечивается от световоца 10 через диафрагму 9, которая распределяет световой поток межцу координатными фотоэлементами фотоприемника 8 пропорцио- 40 нально синусу и косинусу угла поворота головки 2. Сигналы рассогласования с усилителей 12 и 13 управляют приводными координатными механизмами 4 и 5 так, что головка 2 начинает двигаться 45 относительно чертежа 6 в направлении, проходящем через центр светового пятна, сформированного круглой диафрагмой 9. опрецеляемой тем, какая пара фотоэлементов(18, 19 или 20, 21) засвечена через шелевые диафрагмы 15,16, прохоцит через усилитель 22 на одну иэ катушек устройства 11 перемещения. На выходе усилителя 22 (без учета внешнего сигнала) вырабатывается сигнал, амплитуда которого пропорциональна раэностному сйгналу с мостовой схемы, а полярность не зависит от его знака. При резких изменениях направления копируемой линии чертежа результирующий выходной сиг нал усилителя (с учетом внешнего си нала) уменьшается пропорционально увеличению разностного сигнала с мостовой схемы, вследствие чего устройство 11 перемещения смешает циафрагмы 9 и 15 к оси вращения головки, Смещение диафрагмы 9 приводит к снижению скорости копирования, а смещение циафрагмы 15 уменьшает рацпус обзора головки, тем самым повышая точность копирования.
Уменьшение рациуса обзора не приводит к срыву- слежения, поскольку одновременно снижается скорость копирования.
При изменении направления обхода контура чертежа вручную оператором или автоматически (например, в случае возникновения короткого замыкания между электродами станка при злектроэрозионной обработке) меняется полярность внешнего сигнала, поступающего на вход усилителя 22, что приводит к смещению диафрагм 9 и 15 и направлении, противоположном первоначальному. При этом через диафрагму 15 засвечивается другая пара фотоэлементов 20 и 21 фото приемника 14, и направление копирования меняется на обратное.
Коррекция траекторш обхода контура чертежа осуществляется подачей на устройство 17 перемещения определенной величины постоянного напряжения.
Это вызывает смешение диафрагмы 16 относительно зазора фотоприемника 14.
На выходе мостовой схемы появляется сигнал рассогласования. Электропривоц
3, устраняя возникшее рассогласование, поворачивает головку 2, которая одновременно движется относительно чертежа. Сигнал рассогласования станет равным нулю, когда диафрагма 16 рас положится симметрично относительно линии чертежа и в цальнейшем обход контура происходит с постоянным смьшением головки относительно копируемой линии. Величина смеше п я равна величине смешения диафрагмы 16 отно7 76 сительно зазора фотоприемника 14 и пропорциональна амплитуде напряжения, поданного на устройство 17 перемещения.
Копирование по кромке чертежа и коррек сия траектории осуществляются также при смещенной,диафрагме 16, при этом ширина зазора фон оприемника 14 не влияет на точность копирования.
Применение преобразователя поворота головки, выполненного в виде четырехэлементного позиционно-чувствительного фотодиода с диафрагмой и светодиодом, существенно упрошает конструкцию головки и ее изготовление, повышает надежность работы и долговечность за счет исключения большого числа инерционных быстроизнашиваемых к инематических звеньев.
Формула изобретения
Фотокопировальное следящее устройство, в корпусе которого с возможностью врашения установлена головка с фотоэлементами, соединенными по мостовой схеме и связанными через усилитель с электроприводом вращения головки, преобразователь поворота которой соединен с усилителями приводных координатных механизмов корпуса с головкой и чертежа детали, участок которого спроецирован через оптическое устройство с шелевой
ЗО62 8 диафрагмой на фотоэлементы головки, :.о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности копирования, преобразователь поворота головки выполнен в виде установленного с нею соосно первого квадрантного фотоприемника, координатные оси которого сориентированы параллельно перемешениям при4 водных координатных механизмов, причем
10 координатные фотоэлементы первого êâàöрантного фотоприемника связаны с осветителем через круглую диафрагму, жестко соединенную с шелевой диафрагмой и связанную с устройством ее переме15 шения вдоль радиуса вршцения головки, по сигналам усилителя регулирования скорости внешним сигналом и мостовой схемы, а фотоэлементы головки выполнены в виде второго квадрантного фо20 топриемника, установленного соосно с первым, при этом введена вторая шелевая диафрагма, перпендикулярно перекрываюшая первую шелевую диафрагму, связаннуюс устройством перемешения ее вдоль последней.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Катыс Г. П. Оптоэлектронная об30 работка информации, М., Машиностроение, 1973, с. 348.
2. Патент США % 2989639, кл. 250-202 опублик. 1961.
