Устройство контроля положения инструментальной головки

 

Союз Соеетсымк

Соцмапмстмческмк.

Республмы

ОПИСАНИЕ 740477

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено 08.06.77{21) 2493414/25-08 (51) /д К„.т

В 23Ц 15/04 с прнсоедннением заявкн ЛЪ

Государстееииый комитет (23) Ирипрнтетдо делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень лм 2 (S8) УЛК 621. .952(088.8) Дата опубликования описания 16 08.80 (72) Автор изобретения

P. Н, Кулагин

Волгоградский политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ГОЛОВКИ

Изобретение относится к технологии машиностроения и может бьггь исполь зовано для контроля положения инсгру.мента при обработке внутренней поверх-. ности изделий большой протяженности на специализированных горизонтально-расточных станках.

Известно устройство контроля положения инструментальной головки при обработке внутренних поверхностей изделий большой протяженности, содержащее дат10 чик положения, закрепленный в головке, и жестко установленный на станине оптико-электронный анализатор, сориентированный по оси станка и состоящий из

15 объектива, щелевой диафрагмы, фотоприемника с усилителем фототока и блока двойного синхронного детектирования, соединенного одним управляющим входом с датчиком синхроимпульсов вращения изделия (1)

Недостатком такого устройства является наличие механических вращающихся с высокой скоростью элементов в датчи2 ке положения, что сокрзщает срок службы устройства и уменьшает его надежность, Быстродействие извесгного устройся ва ограничено малой частотой модуляции сигнала, определяемой скоростью привода вращения полудиска датчика. Например, для высокооборотных микроэлектродвигателей серии ДИД-ТВ максимальная скорость не превышает 18000 об/мин, что соответствует частоте модуляции не выше 300 Гц.

11елью изобретения является повышение надежности, быстродействия и расширение диапазона измерения, Эта цель достигается устройством, которое снабжено генератором противофазных прямоугольных напряжений. Датчик положения выполнен в виду двух излучателей. с прямоугольными излучающими поверхностями; линия раздела которых параллельна щелевой диафрагме, причем выходы генератора соединены с излучателями,, а один из выходов генератора

7 4047 в свою очередь соединен со вторым управляющим входом блока двойного синхронного детектирования.

На фиг, 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы сигналов на выходе фотоприемника при разном положении центра проекции датчика положения на шелевую диафрагму: совпадающем с оптической осью - 2a, смещенном выше оптической оси - 2б, смещенным ниже оптической оси - 2в, при круговом колебании вокруг оптической оси — 2г, .

Инструментальная головка 1 установлена на одном конце штанги 2 и сопря- 15 жена цри помощи направляющих планок

3 с обрабатываемой поверхностью иэделия 4, закрепленного в вертлюге 5 стан» ка, На внутреннем торце головки 1 эакреп-20 лен датчик положения, состоящий из двух излучателей 6 и7, имеющих прямоуголь ную излучающую поверхность и выполненных, например, на светэдиодах ипи неоновых лампах. Для повышения чувствительности устройства каждый излучатель может быть выполнен иэ группы соединенных последовательно арсенидгаллиевых светодиодов с общим матс вым стеклом. Излучатели 6 и 7 присоединены к выходам генераторе 8 проти-... вофазных прямоугольных напряжений (ППН), например муль гивибретору.

Линия раздела 9 излучателей 6 и 7 параллельна горизонтальной щелевой диафрагме 10, жестко установценной в рабочей каретке 11 станка против открытого конце штанги 2, Диафрагма 10 расположена в плоскости иэображения объектива @>

12, оптическая ось которого совпадает с осью станка. За диафрагмой 10 установлен фотоцриемник 13, соединенный с усилителем фототока (УФТ) 14. В качестве фотоприемника может быть использован кремниевый фотоциод.

Выход УФТ 14 подключен к сигналь ному входу блока двойного синхронного детектирования (ДСД) 15, предназначенного для одновременного выделения сигналов эксцентриситета и статического смещения инструментальной головки.

Один иэ управляющих входов блока

ЙСД 15 соединен через формирователь

16 с датчиком 17 синхроимпульсов вра-, 55 щения изделия (СВИ) якорь 18 которого закреплен на вертлюге 5 стенка. Второй управляющий вход блока ДСД 15 при7 4 соединен z выходу генератора 8 противофазных прямоугольных напряжений.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемое изделие 4 приводится во вращение с помощью вертлюга 5.

Штанга 2 с инструментальной головкой

1 подается рабочей кареткой 11 поступательно вдоль оси станка.

При нормальной осевой растопке линия раздела 9 излучателей B и 7 находится на оптической оси анализатора и потоки излучения, проходящие через диафрагму

10 от кеждого излучателя, одинаковы.

Так как форма импульсов напряжения

V u V питания излучателей прямоугольная, то суммарный ток,) фотоприемника 13 представляет собой постоянную величину (фиг. 2а), При статическом смешении головки 1 с оси станка, вызванного, например, про-, гибом изделия 4, центр проекции датчика положения смещается с оптической оси и части плошади фотоприемнике 13, поочередно облучаемые каждым излучателем 6 и 7, становятся неодинаковыми, в результате чего на выходе фотоприемника 13 появляется переменная составляющая фототока, осуществляя тем самым модупяшпо сигнала без механических вращающихся элементов. Амплитуда сигнала модуляции, благодаря прямоугольной форме излучателей, цропорпиональна смещению д головки 1, а частота, равная частоте переключения излучателей

6 и 7, может быть достаточно высокой (фиг, 2б ).

Ширина щели диафрагмы соизмерима с размером изображения изаучателя, что увеличивает эффективность использования потоке излучения датчика положения и.расширяет диапазон измерения устройOT BG

Изменение направления смещения головки 1 на обратное вызывает смену фазы сигнала на выходе фотоприемника

13 (фиг, 2в), При наличии эксцентрисистета обрабатываемой поверхности изделия 4 инструментальная головка 1 начинает совершать плоскопараллельное круговое колеба иие вокруг оси станке. В этом случае иа выходе фотоприемнике 13 появляется сигнал на честоте переключения излучателей, амплитуда которого будет, кроме того, меняться с частотой вращения изделия 4 пропорционально проекции

74047 на вертикальную ось вектора эксцентриситета (фиг, 2г.).

Сигнал фотоприемника 13 усиливае ся УФТ 14 н подается на сигнальный вход блока ДСД 15 для дальнейшего его анализа.

Блок ДСД 15 управляется по двум входам сигналами от генератора ППН 8 и формирователя 16, на который посту-, пают синхроимпульсы с датчика CBH 17. tO

В формирователе 16 эти импульсы усиливаются и преобразуются в прямоугольные импульсы управления, длительность которых равна полупериоду вращения изделия 4.

1S

На выходе блока ДСД 15 в результате двойного синхронного детектирования и интегрирования в наперед заданных пределах. сигнала фототока выделяются составляющие 8„и е вектора экспентри-!

26 октета в системе координат, вращающейся с изделием, и статического смещения

d резцовой головки в неподвижной системе координат.

25 формула изобретения

Устройство контроля положения инструментальной головки при обработке внутренних поверхностей изделий большой протяженности, содержащее датчик положения

7 6 закрепленный в головке, и жестко установленный на станине оптико-электронный анализатор, сориентированный по

I оси станка и состоящий из объектива, щелевой диафрагмы, фотоприемника с усилителем фототока и блока двойного синхронного детектирования, соединенного одним управляющим входом с датчиком синхроимпульсов вращения изделия, о тл и ч а ю m е е с я тем, что, с нелью повышения надежности, бистродейтствия и расширения его диапазона измерения, устройство снабжено генератором противофазных прямоугольных ианряжений, датчик положения выполнен в виде двух излучателей с прямоугольными излучающими поверхностями, линия раздела Которых параллельна щелевой диафрагме, причем выхолы генератора соединены с излучателями, а один из выходов гейеpampa в свою очередь соединен со вторым управляющим входом блока двойного синхронного детектирования.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свйдетельство СССР

М 500025, кл, В 23 Я 15/04,.1974.

740477

Составитель В. Платонов

Редактор Е. Зубиетова Texpen H. Ковалева Корректор М. Коста

Заказ 3095/15 Тйраж 116О Поплисное

GHHNllN Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д, 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4