Устройство контроля эксцентриситета при обработке глубоких отверстий

 

1.УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ПРИ ОБРАБОТКЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ, содержащее датчик положения, закрепленный в инструментальной головке с направляющими планками, датчик синхроимпульсов вращения изделия и анализатор сигналов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем определения величины и направления эксцентриситета , анализатор выполнен в виде триггера , выход которого подключен к фильтру низших частот, один вход соединенс датчиком синхроимпульсов вращения изделия, а другой вход через дифференцируюшую цепь подключен к выходу нуль-органа, который совместно с амплитудным детектором присоединен к датчику положения, причем ось чувствительности датчика синхроимпульсов расположена перпендикулярно плоскости измерения датчика положения. . 2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что фильтр низших частОт выполнен в виде интегратора с запоминаюш.ей обратной связью .

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1042955 А (19) (11) 3(я) В 23 15/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3479734/25-08 (22) 30.07.82 (46) 23.09.83. Бюл. № 35 (72) P. Н. Кулагин (71) Волгоградский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.947 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 740477, кл. В 23 (,) 15/04, 1980. (54) (57) 1.УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ПРИ ОБРАБОТКЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ, содержащее датчик положения, закрепленный в инструментальной головке с направляюшими планками, датчик синхроимпульсов врашения изделия и анализатор сигналов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем определения величины и направления эксцентриситета, анализатор выполнен в виде триггера, выход которого подключен к фильтру низших частот, один вход соединен с датчиком синхроимпульсов вращения изделия, а другой вход через дифференцирующую цепь подключен к выходу нуль-органа, который совместно с амплитудным детектором присоединен к датчику положения, причем ось чувствительности датчика синхроимпульсов расположена перпендикулярно плоскости измерения датчика положения.

2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что фильтр низших частот выполнен в виде интегратора с запоминающей обратной связью.

1042955

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при контроле автоматизации процесса растачивания центрального отверстия длинномерных цилиндрических изделий.

Известны устройства контроля эксцентриситета при обработке глубоких отверстий, содержащие датчик положения, закрепленный в инструментальной головке с направляющими планками, датчик синхроимпульсов вращения изделия и анализатор сигналов (1) .

Недостаток таких устройств — низкая область функциональных возможностей:

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем определения величины и направления эксцентриситета.

Эта цель достигается тем, что в устройстве контроля положения инструментальной головки, содержащем датчик положения, закрепленный в головке с направляющими планками, анализатор сигналов и датчик синхроимпульсов вращения изделия, анализатор выполнен в виде триггера, выход которого подключен к фильтру низших частот, один вход соединен с датчиком синхроимпульсов вращения изделия, а другой вход через дифференцирующую цепь подключен к выходу нуль-органа, который совместно с амплитудным детектором присоединен к датчику положения, причем ось чувствительности датчика синхроимпульсов расположена перпендикулярно плоскости измерения датчика положения.

Причем фильтр низших частот выполнен в виде интегратора с запоминающей обратной связью.

На фиг. 1 -приведена схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы выходных сигналов элементов схемы при двух значениях угла вектора эксцентриситета; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг, 1.

Устройство содержит датчик 1 положения, закрепленный в инструментальной головке 2, которая базируется в контролируемом отверстии прй помощи направляющих планок 3. Плоскость измерения датчика 1 положения расположена вертикально. В качестве такого датчика может применяться сейсмический виброприемник или оптикоэлектронный преобразователь. В горизонтальной плоскости, проходящей через ось станка, установлен неподвижно датчик 4 синхроимпульсов вращения изделия (СВИ), например геркон, взаимодействующий с магнитной меткой 5, закрепленной на планшайбе станка и совмещенной с нулевым делением шкалы 6. Шкала 6 нанесена по периметру планшайбы и предназначена для разметки угла а направления эксцентриситета на изделии при контроле непрямолинейности оси отверстия и управлении процессом обработки. Датчик 4 СВИ соединен с S-входом RS-триггера 7, выход которого под55

При поступлении импульсов с датчика

4 СВИ триггер ? переводится в единичное состояние, а импульсами с дифференцирущей цепи 9 — в исходное нулевое состояние.

В результате этого на выходе триггера 7 появляются прямоугольные импульсы 13у, >

1 ключен к фильтру 8 низших частот (г1Ч), служащему для выделения постоянной составляющей импульсного сигнала. Так как частота этого сигнала (1-2 I g), соответствующая скорости вращения изделия (60-180 об/мин), мала, то для повышения быстродействия фильтра 8 НЧ выполнен в виде интегратора с запоминающей обратной связью. Вход управления выборкой фильтра 8 НЧ соединен с датчиком 4 СВИ.

10 Другой R-вход триггера 7 подключен через дифференцирующую цепь 9 к выходу . нуль-органа 10, регистрирующего момент перехода через нуль синусоидального сигнала эксцентриситета. Входы нуль-органа 10 и амплитудного детектора 11 присоединены

1 к датчику 1 положения.

Устройство работает следующим образом.

При смещении оси отверстия с осью вращения изделия инструментальная головка 2, 20 сопряженная с поверхностью отверстия при помощи направляющих планок 3, начинает совершать колебания с амплитудой, равной эксцентриситету е отверствия, и частотой ь = 2 Т, соответствующей угловой скорости вращения изделия. Вертикальная, состав2z ляющаяеу(1)этих колебаний преобразуется датчиком 1 положения в синусоидальный сигнал U эксцентриситета (фиг. 2). Из этого сигнала амплитудным детектором 11 выделяется амплитудное значение, соответствующее модулю lel вектора эксцентрисиЗО тета. Для отсчета результатов измерения модуля напряжение на выходе амплитудного детектора 11 может изменятся вольтметром постоянного тока.

Нуль-орган 10 преобразует синусоидальный сигнал датчика t в прямоугольные им35 пульсы1,11е,положительный передний фронт которых выделяется дифференцирующей цепью 9 в виде остроконечных коротких импульсов Ив, подаваемых íà R-вход триггера 7. Моменту появления этих импуль40 сов соответствует мгновенное положение вектора эксцентриситета в горизонтальной плоскости, при котором 0 Ф = ®=о.

На S-вход триггера 7 поступают короткие импульсы с датчика 4 СВИ, моменту появления которых соответствует прохож45 дение магнитной метки 5 через горизонтально расположенную ось чувствительности датчика 4 СВИ. Относительный сдвиг во времени входных импульсов триггера 7 определяется угловым положением вектора эксцентриситета во вращающейся с изде50 лием системе координат Х О У, ось ОХ которой проходит в плоскости магнитной метки 5.

-1042955 длительность Г которых соответствует угловому положению вектора эксцентриситета относительно плоскости магнитной метки 5:

Ч; =а./ы =a.Т/2й .

Импульсный сигнал U с выхода триггера.7 подается на быстродействующий фильтр

8.НЧ, в котором производится его интегрирование, выборка по команде от датчика

4 СВИ результатов интегрирования и их запоминание. По цепи обратной связи через каждый период Т входного сигнала резуль- 1о таты выборки обновляются. Выходное сглаженное напряжение Ug фильтра 8 НЧ пропорционально относительной длительности

c/Т импульсов входного сигнала Ug, то есть соответствует углу е. направления вектора эксцентриситета: Ug = Кь/T = К -/24 . 15

Результаты измерения угла а можно отсчитать по шкале милливольтметра постоянного тока, подключенного к выходу фильтра 8 НЧ. При разметке угла и. направления эксцентриситета перенос результатов измерения а. непосредственно на изделие производится с помощью шкалы 6, в которой началом отсчета является положение магнитной метки 5.

Так как измерение угла. основано на фиксации нулевых значений сигнала эксцентриситета в моменты, когда вектор эксцентриситета расположен перпендикулярно плоскости измерения датчика 1 положения, то для исключения постоянной методической погрешности ось чувствительности датчика

4 СВИ должна располагаться также перпендикулярно плоскости измерения датчика

1 положения.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого устройства, например, для контроля отверстий роторов турбин, составит не менее 80 тыс.руб. при годовой программе выпуска 25 роторов.

ВНИИПИ Заказ 7223>1>

Тираж 760 Подписное

Филиал ППП <<Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4