Стенд для контроля выходных характеристик спиральных пружин

 

Изобретение относится к измерительной технике и служит доя автоматизированного контроля характеристик моментов вращения спиральных пружин и торсионов с неограниченным углом закрутки. Цель изобретения - повышение точности и производительности за счет автоматизирования процесса контроля . Контроль выходных характеристик пружин осуществляется согласованной работой датчика 4 угла, счетчика 18

„„SU„, 173219

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 G. 01 L 3 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:(21) 4809781/10 (22) 04.04.90 (46) 07,05,92. Бюл, Р 17 (71) Казанский авиационный институт нм.А.Н.Туполева (72) Н,А.Кравченко, А.Ф.Ахмеров, Р.g,Шайхутдинов и Э.3. Давлетшин (53).531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 120665, кл. G 01 L 3/00, 1959.

Авторское свидетельство СССР

9 777504, кл. G 01 L 3/10, 1980, 2 (54) СТЕНД ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЫХОДНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК СПИРАЛЬНЫХ ПРУЗНИН (57) Изобретение относится к измерительной технике и служит для автоматизированного контроля характеристик моментов вращения спиральных пружин и торсионов с неограниченным углом закрутки. Цель изобретения — повышение точности и производительности за счет автоматизирования процесса контроля. Контроль выходных характеристик пружин осуществляется согласованной работой датчика 4 угла, счетчика 18

3 1732196 4

HMllóëüñîB, блока 24 управления приво- ки: компаратор 13, интегратор 14, анадом, связанного с элементом И 23, ком лого-запоминающий блок 15 и блок 16 паратора 13, интегратора 14, аналого управления током, выходной сигнал с запоминающего блока 15, блока 16 уп- . которого поступает в катушку электравления током, аналого-циФРового ромагнитной рамки 10, вызывая проти5 преобразователя 17, дешифратора 19, водействующий момент закручивающему мультиплексора 20, блока 22 запуска от редуктора 2. Автоматизация контро" и блока 25 задержки. При включении ля выходных характеристик . пружины блока 22 запуска двигатель 1 вращает 10 достигается управлением двигателем 1 выходной вал 3 стенда, закручивая ис" между точками контроля. При этом огпытуемую пружину 6, закрепленную в раничением по рабочему углу закрут-,,- зажимах .5 и 7. Поворот диска 8 с от- ки является sapaHHblfi код на входе верстием вызывает срабатывание цепоч дешифратора 19, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контроля характеристик линейности моментов вращения спиральных пружин и торсионов с неограниченным углом закрутки с заданной гочностью.

Известен рычажной механизм динамометра;. для испытаний часовых волосков, содержащий установленные на основании вместе с червячной передачей поворотный диск со шкалой и зажимом для конца волоска, коромысло с клиновой опорой и зажимом для внутреннего витка волоска и грузиком для приведения его (коромысла) в горизонтальное положение, замечая при этом по шкале ска угол поворота.

Однако данное устройство не обеспевает требуемой точности измерения, !

Известно также устройство для измерения момента спиральных пружин, сОдержащее корпус, .подвижную электромагнитную рамку, установленную в корпус и соединенную с зажимом внутреннего конца испытуемой пружины, и sa жим наружного конца испытуемой пружи« ны ° 1

Ф

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная конструкцией зажимов внутреннего и внешнего концов испытуемой пружины, которые не обеспечивают стабильности положения внутреннего витка и деформируют наружный конец пружины, что приводит к искажению действительной характеристики испытуемой пружины, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения ио мента спиральных пружин, содержащее корпус, подвижную рамку, подвешенную на растяжках, закрепленных в корпусе

2О посредством пластинчатых пружин, при этом зажим внутреннего конца пружины выполнен в виде двух половинок конуса, одна из которых шарнирно связана с другой, жестко соединенной с элект25 ромагнитной рамкой, и подпружинена, а зажим наружного конца пружины вы,полнен в виде подпружиненного прихва-! та, шарнирно связанного с введенным в устройство кольцом, установленным в корпусе и имеющим установочные плоадки.

Однако в известном устройстве на точность измерения влияет субъективный фактор и невысокая производительность

Цель изобретения - повышение точ-

35 ности и производительности за счет автоматизации процесса контроля,.

Эта цель достигается тем, что в стенд, содержащий размещенные на основании подвижную электромагнитную

40 рамку, соединенную с зажимом внутрен» него конца испытуемой пружины, и за жим наружного конца испытуемой пружины, введены последовательно.соединенные компаратор, интегратор, ана45 лого-запоминающий блок и блок ynpasления током,. аналого-цифровой преобразователь, счетчик импульса, дешиф- ратор конца рабочего угла пружины, мультиплексор, регистратор, блок sa5 пус а, элемент И, привод, состоящий . из двигателя и редуктора, блок уп равления приводом, датчик угла, блок

:задержки; диск с отверстием и источник. света с фотоприемником, при этом зал

55 датчика угла связан с входным валом стенда, на котором закреплены выходной вал редуктора, входной san которого соединен с двигателем, и зажим

5 17 наружного конца пружины, на выходном валу стенда, соосном входному, закреплены диск.с отверстием, с одной стороны которого расположен источник света, а с другой - фотоприемник, подключенный к входу компаратора, зажим внутреннего конца пружины и ось электромагнитной рамки, катушка которой подключена к управляющему входу бло ка управления током, информационный выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, информационный выход которого соединен с первым информационным входом мультиплексора, а второй его выход - с запускающим входом мульти плексора, второй информационный вход которого связан с входом дешифратора конца рабочего угла пружины и выходом счетчика импульсов, тактовый выход которого соединен с входом блока задержки, выход которого соединен с запускающим входом аналого-цифрового преобразователя и с первым входом бло ка управления приводом, выход которо го связан с двигателем привода, вто рой вход - с выходом элемента И, пер вый вход которого соединен с выходом дешнфратора, а второй вход — с первым выходом блока запуска, вход которого соединен с выходом регистратора, а второй выход - с установочными sxoдами счетчика импулъсов и аналогозапоминающего блока.

На чертеже дана схема предлагаемого стенда.

На схеме. обозначены двигатель 1, редуктор 2 входной вал 3 стенда; датчик 4 угла, зажим 5 наружного конца пружины, испытуемая пружина 6, за жим 7 внутреннего конца пружины, диск 8 с отверстием, выходной вал 9 стенда, электромагнитная рамка 10, источник 11 света, фотоприемник 12, компаратор 13, интегратор 14, анало го-запоминающий блок 15, блок 16 уп равления током, аналого-цифровой преобразователь 17, счетчик 18 импулъсов, дешифратор 19, мультиплексор 20, ре гистратор 21, блок 22 запуска, элемент И 23, блок 24 управления приводом, блок 25 задержки, токоподводящие опоры 26, В стенде двигатель 1; установленный на основании, состыкован с ре дуктором 2, .закрепленным на входном валу 3 стенда, на котором также закреплены датчик 4 угла и зажим 5 наружного конца спиральной пружины 6.

32196 6

Зажим 7 внутреннего конца пружины и диск 8 с отверстием установлены на входном валу 9 стенда, с которым свя5 вана ось электромагнитной рамки 10 э

По разные стороны диска 8 установлены источник 11 света и фотоприемник

12, Фотоприемник подключен на вход компаратора 13, входной сигнал кото10 рого поступает через интегратор 14 на вход аналого-запоминающего блока 15

Э выходной сигнал которого поступает на блок 16 управления током, управляющий выход которого подключен к обмотке рамки 10. а информационный выход связан с информационным входом аналого-цифрового преобразователя 17.

Выход датчика 4 угла подключен к счетному входу счетчика 18 импуль0 сов, информационный сигнал которого поступает на дешифратор 19 конца Рабочего угла пружины и второй информационный вход мультиплексора 20, первый информационный вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя 17; запускающий вход мультиплексора связан с выходом импульса конца измерения аналого-цифрового преобразователя 17, Выход мулътиплексо30 ра 20 связан с Регистратором 21 вь У ходкой импулъс конца регистрации которого поступает на вход блока 22 запуска, второй выход которого соединен с установочными входами аналого-запоминающего блока 15 и счетчика 18

З5 импульсов. Первый выход блока 22 запуска соединен с вторым входом элемен« та И 23, первый вход которого соединен с выходом дешнфратора 19 конца рабочего угла пружины, а выход — с вторым

40 входом блока 24 управления приводом, выход которого подключен к двигателю

1 привода, а первый вход связан с тактовым выходом счетчика 18 импульсов и входом блока 25 задержки, выходg$ ной сигнал которого поступает íà saпускающий вход аналого-цифрового преобразователя 17, Электромагнитная рамка 10 установлена на токопроводящих опорах 26.

50 Стенд для контроля выходных характеристик спиральных пружин работает следующим образом, Контролируемую пружину 6 наружным концом закрепляют в зажиме 5, а внуту ренний конец - в зажиме 7, а диск 8 поворачивают вокруг вала 9 до совмещения отверстия с осъю светового ртотока источника 11 света и фотоприемника 12.

7 173

Процесс контроля выходной характеристики спиральной пружины начинается включением блока 22 запуска, при котором вырабатывается импульс с второго выходa, устанавливающий счетчик

18 импульсов э нулевое состояние и обпуляющий выход аналого-запомина»

:о пего блока 15, При этом ток через катушку электромагнитной рамки 10, установленной на токоподводящих опорах 26, равен нулю, В это же время вырабатывается импульс с первого выхода блока 22 запуска, который через элемент И 23 включает блок 24 управления приводом, выходной сигнал которого включает двигатель 1, который через редуктор

2 вращает вал 3 стенда, поворачивая зажим 5 наружного конца спиральной

1 пружины, создавая через зажим 7 внутреннего конца пружины момент закручивания на валу 9 и поворачивая одновременно диск 8, который перекрывает доступ светового -потока от источника света к фотоприемнику 12. Это вызыва.ет срабатывание комиаратора 13, выходной сигнал которого вызывает линейное нарастание напрякения на выходе интегратора 14 и соответственно на выходе аналого-запоминающего блока 15, выходной сигнал которого через блок

16 управления током вызывает нарастание тока в катушке электромагнитной рамки 10 таким образом, что воз< никает противодействующий момент закручивающему от редуктора 2.

Описанный процесс продолжается до тех пор, пока идет заполнение им пульсов от датчика 4 угла в счетчик

18 импульсоэ до пояэления импульса от тактового выхода счетчика 18 импульсов. Количество импульсов определяет первую точку контроля характерис тики пружины для заданного угла отсчета. Тактовый импульс выключает блок

24 управления приводом и двигатель с редуктором останавливается, После этого ток в электромагнитной рамке 10 продолжает нарастать до величины, необходимой для компенсации закручивающего момента. Сигналом об этом служит возникновение доступа светового, пото ка от источника 11 света к фотоприем нику 12 через отверстие в диске 8, В этот момент отключается компара тор 13 и выходной сигнал на выходе аналого-запоминающего блока 15 Фикси . руется на достигнутом уровне и соот ветственно стабилизируется ток э ка

2196 8 тушке электромагнитной рамки 10, seличина которого пропорциойальна значе-, нию контролируемого момента и снима-, ется с информационного выхода блока

16 управления током и подается на информационный выход аналого-цифрового преобразователя 17, Одновременно импульс тактового выхода счетчика 18 импульсов через блок 25 задержки через время, достаточное для стабилизации тока в электромагнитной рамке 10, поступает на запускающий вход аналого-цифрового

15 преобразователя 17, После. преобразования информации от блока 16 управления током в цифровой код на выходе аналого-цифрового преобразователя 17 появляется импульс конца измерения, 0 который через запускающий вход включает мультиплексор 20, пропускающий через себя с первого информационного входа значение момента, ct с второгo информационного входа от счетчика 18

25 импульсов - соответствующее значение угла закручивания пружины 6 на регистратор 21, который вырабатывает импульс конца регистрации и запускает блок 22 запуска, который через первый выход включает процесс контроля 0 до следующей точки характеристики пружины.

Процесс контроля характеристики пружины продолжается до тех пор, пока на эыходе счетчика t8 импульсов35 устаноэится код, который после дешифратора 19 конца рабочего угла пружины выключит элемент И 23 по первому входу для прохождения выходных импульсов с первого выхода блока 22 запус40 ка через второй вход элемента И 23 на блок 24 управления приводом.

Блок 25 задержки сигнала может быть выполнен на базе ждущего мультивиб-., ратора, элемент И 23, компаратор 13, 45 счетчик 18 импульсов, аналого-цифровой преобразователь 17 могут быть построены по известному принципу. Блок

22 запуска - ждущий мультивибратор, управляемый кнопкой внешнего запус50 ка и формирующий импульс, который через элемент ИЛИ пропускает импульсы на элемент И 23, а через второй эход элемента ЯЛИ поступает импульс конца регистрации от регистратора 21, блок у 24 управления приводом содержит вход. ной триггер с раздельными. входами, изменяющий свое состояние импульсами с выходоэ элемента И 23 и тактово го эыхода со счетчика 18 импульсов, 9

1/

Датчик 4 угла может быть выполнен по одной из схем, зависящей от точности и разрешающей способности.

Блок 16 управления током - зто обычный стабилизатор тока, опорное напряжение которого податеся от аналого-запоминающего блока 15. Информа ционный сигнал от блока 16 управления током снимается с резистора обратной связи, В качестве регистратора 21 мо- жет быть использован, например, стандартный комплекс измерительный цифровой Р386К, В случае использования в качестве регистратора ЭВИ или микропроцессорной системы можно произвести расчет и выдать информацию о нелинейности .характеристики пружины, определить максимальную и выполнить допусковую разбраковки перед сборкой изделия, Выполнение предлагаемого автоматизированного стенда контроля выходных характеристик спиральных пружин позволяет повысить точность и производительность за счет значительного .уменьшения времени регистрации информативного сигнала и, следовательно, возможного увеличения за счет этого скорости закрутки пружины при контроле моментов, а также возможна эксплуатация нескольких стендов одним оператором.

Повышение точности контроля достигается за счет ввведения датчика 4 угла, который обладает большей точностью по сравнению со стрелочными отсчетными устройствами, чем устраняется субъективная погрешность отсчета оператором. Кроме того, s предлагаемом стенде отсутствуют пружины . (спиральные, торсионы) для токоподводов, которые обладают дополнительной нестабильностью параметров.

Данный стенд обладает более шнро" кими функциональными возможностями, т,е. позволяет контролировать характеристики торсионов, заменяя лишь при этом узел закрепления. Диапазон рабочего угла закрутки в предлагаемом стенде практически неограничен, т.е. возможно контролировать .заводные пружины, спирали-волоски и т.д.

Формула и so бр етения

Стенд дпя контроля вькодных ха рактеристик спиральных - пружин, содер3 1 36

10 жащий размещенные на осnовв ии i!nnnii::;— ную электромагнитную рамку, с< слцнс ti— ную с зажимом внутренне> о копна испи5 туемой пружины, и зажим наружного конца испытуемой пружины, о т л нч а ю шийся тем, то, с целью повышения точности и производительности за счет автоматизации процесса контроля, в него введены последовательно соединенные компаратор, интегратор, аналого-запоминающий блок и блок управления током, а также аналого-цифровой преобразователь, счетчик импульсов, дешифратор, мультиплексор, регистратор, блок запуска, элемент И, .привод, состоящий из двигателя и редуктора, блок управления приводом, датчик угла, блок задержки, диск с рО отверстием и источник света с фотоприемником, при этом вал датчика угла связан с выходным валом стенда, на котором закреплены вьжодной вал редуктора, входной вал которого соединен 5 с двигателем, и зажим наружного конца пружины, на выходном валу стенда, соосном входному, закреплены диск с отверстием, с одной стороны которого расположен источник света, а с другой « Фотоприемник, подключенный к входу компаратора, зажим внутреннего конца пружины и ось электромагнитной рамки, катушка которой подключена к управляющему входу блока управления током, информационный выход которого

35 соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, информационный выход которого соединен с .первым информационным входом мультиплексора, а второй его выход—

40 с запускающим входом мультиплексора, второй информационный вход которого связан с входом дешнфратора и выходом счетчика импульсов, тактовый выход которого соединен с входом блока

45 задержки, выход, которого соединен с .запускающим входом аналого-,цифрового нреобразователя и с первым входом блока управления приводом, выход которого связан с двигателем привода, 50 второй вход с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом дешифратора, а второй вход— с первым выходом блока запуска, вход которого соединен с выходом регистра55 тора, а второй выход - с установочными входами счетчика импульсов и аналого-запоминающего блока,