Устройство для определения момента касания детали режущим инструментом

 

Использование: станкостроение, для автоматического управления шлифовальными станками. Устройство состоит из соединенных последовательно преобразователя вибрации, полосового усилителя, первого детектора, первого фильтра низких частот, первого компаратора, элемента И и элемента ИЛИ, соединенных последовательно приемника электромагнитного излучения, дифференциального усилителя, полосового фильтра, второго детектора, второго фильтра низких частот и второго компаратора, выход которого связан с входом элемента И, третьего компаратора, вход которого связан с выходом первого фильтра низких частот, а выход - с входом элемента ИЛИ, и четвертого компаратора, вход которого связан с выходом второго фильтра низких частот, а выход - с входом элемента ИЛИ и трансформатора, состоящего из двух частей магнитопровода броневого типа. На одной из частей магнитопровода, установленной с возможностью вращения, расположена первичная обмотка, подключенная к выходу преобразователя вибрации, а на второй части, установленной неподвижно, расположена вторичная обмотка, подключенная к входу полосового усилителя. 1 ил.

Изобретение относится к станкостроению, а именно, к устройствам автоматического управления станками, в частности шлифовальными.

Известно устройство для определения момента касания шлифовального круга с обрабатываемым изделием по авт. св. N 1299705, состоящее из датчика, блока сравнения частот, вырабатывающего сигнал управления приводом шлифовальной бабки, несущей абразивный круг. Однако данное устройство не надежно в работе, так как возможны его ложные срабатывания из-за того, что промышленная сеть "загрязнена" высшими гармониками напряжения и тока.

Известно устройство для определения момента касания детали режущим инструментом, содержащее основной канал измерения, состоящий из последовательно соединенных преобразователя вибраций, полосового усилителя, детектора, фильтра низкой частоты и компаратора, дополнительный канал измерения, состоящий из последовательно включенных приемника электромагнитного излучения, дифференциального усилителя, полосового фильтра, детектора, фильтра низких частот и компаратора, схему И, схему ИЛИ и два компаратора, причем входы схемы ИЛИ подключены к выходами компараторов и схемы И, а входы схемы И подключены к выходам компараторов каналов измерения, входы компараторов подсоединены к выходам фильтров низких частот. Это устройство наиболее близко по технической сущности к предлагаемому и принято за прототип.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность и надежность вследствие удаленного расположения преобразователя вибраций от источника излучения вибраций.

Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения момента касания детали режущим инструментом, содержащее соединенные последовательно преобразователь вибрации, полосовой усилитель, первый детектор, первый фильтр низких частот, первый компаратор, элемент И и элемент ИЛИ, соединенные последовательно приемник электромагнитного излучения, дифференциальный усилитель, полосовой фильтр, второй детектор, второй фильтр низких частот и второй компаратор, выход которого связан с входом элемента И, третий компаратор, вход которого связан с выходом первого фильтра низких частот, а выход - с входом элемента ИЛИ, и четвертый компаратор, вход которого связан с выходом второго фильтра низких частот, а выход - с входом элемента ИЛИ, снабжено дополнительно трансформатором, выполненным из двух частей магнитопровода броневого типа, причем на одной части, установленной с возможностью вращения, расположена первичная обмотка, подключенная к выходу преобразователя вибрации, а на второй части, установленной неподвижно, расположена вторичная обмотка, подключенная к входу полосового усилителя.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что оно снабжено трансформатором, включенным в схему соответствующим образом. Следовательно, предлагаемое устройство соответствует критерию"новизна".

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и другими техническими решениями показывает, что предлагаемое устройство проявляет новые технические свойства - повышенную чувствительность и надежность. Эти свойства возникают в результате максимального приближения преобразователя вибрации к источнику излучения вибраций за счет введения трансформатора, состоящего из двух частей магнитопровода броневого типа, причем на одной части, установленной с возможностью вращения, расположена первичная обмотка, подключена к выходу преобразователя вибрации, а на второй части, установленной неподвижно, расположена вторичная обмотка, подключенная к входу полосового усилителя. Поскольку эти качества явным образом не следуют из уровня техники, то предлагаемое изобретение имеет изобретательский уровень.

На чертеже представлена блок-схема устройства для определения момента касания детали режущим инструментом. Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь вибрации 1, трансформатор 22, состоящий из двух частей магнитопровода 19 и 21 броневого типа с обмотками 18 и 20 соответственно разделенных зазором 23, полосовой усилитель 2, первый детектор 3, первый фильтр 4 низких частот и первый компаратор 5, а также измерительную цепочку, образованную приемником 6 электромагнитного излучения, дифференциальным усилителем 7, полосовым фильтром 8, вторым детектором 9, вторым фильтром 10 низких частот, вторым компаратором 11. Устройство содержит также логическую схему И 12 и схему ИЛИ 13, третий компаратор 14 и четвертый компаратор 15. Входы схемы И 12 соединены с выходами компараторов 5 и 11, а выход с одним из входов схемы ИЛИ 13, выход которой является выходом устройства. Входы компараторов 14 и 15 подключены к выходам фильтров низких частот 4 и 10, а выходы - соответственно к входам схемы ИЛИ 13. Размер зазора 23 принимается равным от нескольких микрон до сотен микрон в зависимости от конструктивных особенностей станка и точности изготовления магнитопровода трансформатора.

Устройство работает следующим образом. При касании шлифовальным кругом 24 детали 25 в заднем центре 16 станка возникают виброакустические колебания, которые с помощью преобразователя вибраций 1 преобразуются в электрический сигнал. Данный сигнал, попадая с выхода датчика вибраций 1 на первичную обмотку трансформатора 22, передается через 23 во вторичную обмотку 20 трансформатора 22, а затем на вход полосового усилителя 2, полоса усиления которого соответствует частотам вынужденных колебаний, возникающих в результате соударения зерен абразива с деталью. Затем сигнал детектируется детекторов 3, сглаживается фильтром низких частот 4 и поступает на вход компараторов 5 и 14. Порог срабатывания компаратора 5 низкий и определяется требуемой чувствительностью устройства. Порог срабатывания компаратора 14 существенно выше. Компаратор 14 необходим для аварийного останова подвода круга 24 в случае возникновения в дополнительном канале какой-либо поломки (например, при повреждении соединительных проводов).

Второй канал работает аналогичным образом. Сигнал с приемника электромагнитного излучения 6, выполненного, например, в виде нескольких витков провода вокруг заднего центра 16 станка, поступает на дифференциальный усилитель 7. Наличие в схеме дифференциального усилителя позволяет устранить "паразитные" наводки в соединительных проводах. Затем сигнал поступает на полосовой фильтр 8, полоса пропускания которого соответствует частотам наивысшей интенсивности электромагнитного излучения. Далее сигнал проходит через детектор 9 и фильтр низких частот 10 на вход компаратора 11 с низким уровнем срабатывании и на вход компаратора 15 с высоким уровнем срабатывания для случая аварийной остановки. Одновременное срабатывание компараторов 5 и 11 или срабатывание какого-либо из компараторов 14 или 15 высокого уровня вызывает появление сигнала на выходе схемы ИЛИ 13, который и является командой на остановку подвода круга 24.

Таким образом, установка преобразователя вибраций 1 на вращающемся центре станка совместно с применением бесконтактного съема сигнала с данного преобразователя с помощью трансформатора 22 позволяет виброакустическому сигналу, возникающему в заднем центре 16 станка при касании кругом 24 детали 25, минуя цепочку опор 17 непосредственно воздействовать на преобразователь вибраций 1. Это приводит к устранению потери мощности сигнала касания, а также к снижению уровней помех и других "паразитных возмущений", что в целом дает увеличение чувствительности и надежности устройства для определения момента касания детали режущим инструментом.

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства для контроля момента качания детали режущим инструментом показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения (прототип) предлагаемое устройство обеспечивает большую чувствительность, надежность и безопасность работы.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА КАСАНИЯ ДЕТАЛИ РЕЖУЩИМ ИНСТРУМЕНТОМ, содержащее соединенные последовательно преобразователь вибрации, полосовой усилитель, первый детектор, первый фильтр низких частот, первый компаратор, элемент И и элемент ИЛИ, соединенные последовательно приемник электромагнитного излучения, дифференциальный усилитель, полосовой фильтр, второй детектор, второй фильтр низких частот и второй компаратор, выход которого связан с входом элемента И, третий компаратор, вход которого связан с выходом первого фильтра низких частот, а выход - с входом элемента ИЛИ, и четвертый компаратор, вход которого связан с выходом второго фильтра низких частот, а выход - с входом элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности в работе, оно дополнительно снабжено трансформатором, выполненным из двух частей магнитопровода броневого типа, причем на одной части, установленной с возможностью вращения, расположена первичная обмотка, подключенная к выходу преобразователя вибрации, а на второй части, установленной неподвижно, расположена вторичная обмотка, подключенная к входу полосового усилителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1