Устройство для контроля исправности обрабатывающего инструмента

Устройство для контроля исправности обрабатывающего инструмента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Зся) G 07 С 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ, (21) 3416206/18-24 (22) 02.04.82 (46) 30.07.83. Бюл. N 28 (72) В.И.Псавко, 10.П.Дорошев и В.В.Храмцов (71) Проектно-конструкторский и технологический институт кузнечно-прессового роботостроения (53) 681. 178 (О 88. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР и 234827, кл. B 23 В 49/00, 1967.

2. Авторское свидетельство CCCP 119507, кл. В 21 0 55/00, 1960 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ИСПРАВНОСТИ ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее ультразвуковой генератор, первый выход которого соединен с входом ультразвукового излучателя, установленного в зоне расположения контролируемого инструмента, приемный усилитель, синхродетектор, первый выход которого подключен к входу формирователя команд управления, и ультразвуковой приемник, установленный в зоне рас„„SU„„1032465 А положения контролируемого инструмен" та, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности устройства, в него введен блок согласования, уста-. новленный в одном корпусе с ультра" звуковым приемником и выполненный из дифференцирующего элемента и последовательно соединенных ограничителя напряжения, усилителя тока, резонансного усилителя, частотного фильтра и преобразователя-импедан" са, выход дифференцирующего элемента соединен с входом регулировки усиления резонансного усилителя, выход ультразвукового приемника подключен к входу ограничителя напряжения блока согласования, выход преобразователя импеданса которого соединен с входом приемного усилителя, выход которого подключен к первому входу синхродетектора, второй выход которого соединен с входом дифференцирующего элемента блока согласования, второй выход ультразвукового генератора подключен к второму входу синхродетектора.

1032465

Изобретение относится к автоматизации механической обработки деталей и может найти применение, например, на координатно-револьверных прессовых, холодновысадочных, сверлильных автоматах и т.п.

Известно бесконтактное устройство для контроля поломки сверл, содержащее датчик, выполненный в виде катушки индуктивности, в отверстие ко- fO торого проходит инструмент, гене" ратор, и исполнительный орган для отключения подачи инструмента 1 ).

К недостаткам известных устройств относится малый радиус их действия, вследствии чего они могут быть расположены только в- непосредственной близости от инструмента, а примени" тельно к установке их на прессовых автоматах - на подвижных частях прес- 20 са.

Кроме того, количество датчиков в этом случае должно быть равно количеству инструментов (в револьверной головке пресса - до 32 инстру- 25 ментов). Вследствие этого обеспечение передачи сигнала от датчика к цепям блока управления, устанавли" ваемого в электрошкаФу пресса, представляет значительну по своей труд- ЗО ности задачу, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для автоматической защиты штампа, содержащее ультразвуковой генератор, первый выход которого соединен с входом ультразвукового излучателя, установленного в зоне контролируемого инструмента, приемный усилитель, синхродетектор, первый выход которого подключен к входу Формирователя команд управления, и. ультразвуковой приемник, установленный в зоне расположения контролируемого элемента (2 1.

Данное устройство имеет существенный недостаток - плохую помехозащищенность и низкую надежность контроля поломки инструмента, Обусловлено это тем, что уровень принятого ультразвуковым приемником отраженного от инструмента сигнала мал и зачастую ниже уровня электрических и шумовых помех, наводимых на входы устройства. Этот слабый сигнал с 55 ультразвукового приемника поступает на кабель длиной, как правило, не менее 15-20 м (такова длина разводки кабеля от пресса до электрошкаФа управления) и вследствие его шунтирующего влияния ослабляется до нескольких раз в зависимости от соотношения волновых сопротивлений ультразвукового приемника и кабеля, Таким образом, поступающий на сигнальный вход синхродетектора уровень сигнала слишком мал и имеет низкое отношение сигнал/помеха, что приводит к ложным срабатываниям устройства. Вследствие низкого уровня сигнала на входе синхродетектора последний работает нечетко, ненадежно, с пропусками, что приводит к сбоям при контроле поломки инструмента.

Кроме того, из-за близкого взаимного расположения излучателя и приемника в момент посылки зондиру" ющего импульса за счет прохождения его по элементам крепления излучателя и приемника на входе приемника появляется в виде помехи мощный акустический импульс, приводящий к ложным срабатываниям устройства. К ложным срабатываниям устройства приводит также и pesepберационная помеха, вызванная тем, что по пути прохождения акустического зондирующего импульса возникают частичные отражения его от

"масляного тумана", вводимого в зону обработки металла, и от шероховатостей стенок акустического канала, высверленного в элементах револьверной головки, и, как следствие, появление этих сигналов на входе приемника.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и надежности устройст ва.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля исправности обрабатывающего инструмента, содержащее ультразвуковой генератор, первый выход которого соединен с входом ультразвукового излучателя, установленного в зоне расположения контролируемого инструмента, приемный усилитель, синхродетектор, первый выход которого подключен к входу Формирователя команд управления, и ультразвуковой приемник, установленный в зоне расположения контролируемого инструмента, введен блок согласования, установленный в одном корпусе с ультра103246) Я

20

30

55 звуковым приемником и выполненный иэ дифференцирующего элемента и последовательно соединенных ограничителя напряжения, усилителя тока, резонансного усилителя, частотного фильтра и преобразователя импеданса, выход дифференцирующего элемента соединен с входом регулировки усиления резонансного усилителя, выход ультразвукового приемника подключен к входу ограничителя напряжения блока согласования, выход преобразователя импеданса которого соединен с входом приемногО усилителя, выход которого подключен к первому входу синхродетектора, второй выход кото; рого соединен с входом дифференцирующего элемента блока согласования, второй выход ультразвукового генератора подключен к второму входу синхродетектора.

На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на Фиг. 2 структурная схема блока согласования.

Устройство содержит ультразвуковой генератор 1, ультразвуковой излучатель 2, ультразвуковой приемник 3, блок 4 согласования, первый радиочастотный кабель, приемный

1 усилитель б, синхродетектор 7, Формирователь 8 команд управления и второй радиочастотный кабель 9. Блок 4 согласования (Фиг. 2)содержит ограничитель 10 напряжения, .усилитель ll тока, резонансный усилитель 12, дифференцирующий элемент 13, частотный

Фильтр 14 и преобразователь 15 импеданса.! (роме того, на фиг. 1 изображен контролируемый инструмент 16, Генератор 1 (Фиг. 1) с блоком синхронизации служит для возбуждения ультразвукового излучателя на его резонансной частоте напряжением s виде радиоимпульсов, выработки синхроимпульса для синхронизации работы излучающего и приемного трактов устройства и своим сигнальным выходом с помощью второго радиочастотного . кабеля 9 подключен к входу ультразвукового излучателя 2. Ультразвуковой излучатель 2 служит для преобразования электрического радиоимпульса возбуждения в акустический зондирующий импульс и представляет собой заключенный в корпус пьезоэлемент, Ультразвуковой приемник 3, предназначенный для приема отраженного от контролируемого инструмента акусти" ческого импульса и преобразования его в электрический, размещен рядом с излучателем и представляет собой заключенный B корпус пьезоэлемент.

Блок 4 согласования предназначен для согласования волновых сопротивлений приемника и кабеля, повышения отношения сигнал/помеха приемного тракта и усиления принятого сигнала.

Установленный на входе блока 4 согласования ограничитель 10 напряжения (Фиг. 2) предназначен для защиты входных цепей блока согласования от перегрузки в момент посылки зондирующего импульса. Входное сопротивление усилителя 11 тока в несколько раэ превышает выходное сопротивление приемника на частоте сигнала, а выходное не превышает величины входного сопротивления биполярного транзистора, что обеспечивает согласование приемника с резонансным усилителем 12.

Преобразователь 15 импеданса предназначен для согласования выхода резонансного усилителя с волновым со" противлением радиочастотного .кабеля и собран на П-образных LC-контурах.

Формирователь 8 команд управления обеспечивает Формирование сигнала управления прессом, исполнительные органы управления которого подключе" ны к выходу формирователя 8.

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал возбуждения ультразвукового излучателя 2 в виде импульса посылки длительностью (,, частотой заполнения f и частотой повторения F от генератора 1 поступает на пьезоэлемент излучателя

2, преобразуется на нем в акустический тех же параметров зондирующий импульс и излучается в воздушФ ную среду в направлении инструмента (Фиг. 1), Если инструмент исправлен (не отломана его рабочая часть), то зондирующий импульс, дойдя до инструмента, отражается от него и попадает на ультразвуковой приемник

На пьезоэлементе приемника акустический импульс вновь преобразуется в электрический тех же параметров и поступает на усилитель 11 тока блока 4 согласования.

Одновременно с излучением в направлении инструмента частично акудифференцирующего элемента 13 осуществляется импульсом от синхродетектора 7.

Усиленный и отфильтрованный резонансным усилителем 12 сигнал с достаточно хорошим отношением сигнал/помеха (не менее десяти) поступает далее через раэвязывающий частотный Фильтр 14 на преобразователь 15 импеданса, собранный на

П"образных LC-контурах, входное сопротивление которого на частоте сиг" нала равно выходному сопротивлению резонансного усилителя, а выходноеволновому сопротивлению первого радиочастотного кабеля 5, на который нагружен выход блока 4 согласования, С выхода кабеля сигнал поступает на приемный усилитель 6, где усиливается до уровня, пригодного для

его дальнейшей обработки, затем на синхродетектор 7 и далее на формирователь 8 команд управления, где на логических элементах преобразуется в стандартный разрешающий сигнал управления. С Формирователя 8 разрешающий сигнал подается на исполнительные органы управления прессом.

В случае поломки инструмента на входе приемника отсутствует отраженный акустический сигнал и, как следствие, с Формирователя 8 на исполнительные органы управления поступает сигнал, разрешающий дальнейшую работу пресса.

Параметры импульса посылки определяются из соотношений с (Ч e ) F а(c/2ß, где М - состояние от излучателя (или приемника) до контро" лируемого инструмента, С - скорость звука в среде.

Частота заполнения импульса является резонансной частотой обоих пьезоэлементов и выбирается из условий затухания ультразвуковых волн в данной среде.

Применение изобретения практически исключает выход бракованной продукции за счет поломки инструмента, что и определяет экономический эффект от использования устройства.

В 1032465 стический зондирующий импульс с . выхода излучателя через общие элементы крепления излучателя и приемника, минуя воздушную среду, поступает непосредственно на приемник, При,5 этом происходит перегрузка входных каскадов предварительного усилите" ля, поскольку этот импульс достаточно мощный, и что самое главное, действуя аналогично помехе, он вы- Ю зывает ложное срабатывание приемного тракта, так как поступает на вход приемника раньше отраженного от инструмента сигнала и дает ложную информацию о его состоянии, т.е. пока- 15 зывает отсутствие поломки инстру» мента, в то время как он может быть и поломан;- Поэтому на входе усилите" ля 11 тока включен ограничитель 10 напряжения, собранный на антипарал- 3» лельных диодах, имеющий малое входное сопротивление при воздействии

На него мощной помехи и шунтирующий тем самым вход предварительного усМ" лителя. На малых уровнях входного 25 сигнала сопротивление ограничителя значительно превышает входное сопро" тивление усилителя тока, например, выполненного на истоковом повторителе,.и не оказывает влияние на про- 3р хождение сигнала.

С усилителя ll тока информирующий о состоянии инструмента сигнал поступает на резонансный усилитель

12, на вход которого одновременно с окончанием импульса посылки с диФференцирующего элемента 13 для управления коэффициентом усиления усилителя поступает запирающее напря" жение, закон изменения уровня которо- 0 го полностью повторяет закон изменения уровня реверберационной помехи, т,е. спад по экспоненциальному зако" ну от максимального значения в мо" мент окончания импульса до нуля.

Соответственно коэффициент усиле" ния резонансного усилителя 12 при . этом изменяется от нулевого значения в начале действия реверберацион ;кои помехи, когда ее уровень максимальный, до своего номинального значения, нарастая также по экспо" ненциальиому закону и компенсируя тем самым действия помехи, Запуск

ВНИИПИ Заказ 5403/53 Тираж 573 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4