Opublikowano: 25.IX.1971 63238 KI. 42 o, 13/05 MKP G 01 p, 3/56 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Karol Paderewski, Jan Brewinski, Zbigniew Zielinski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Sposób pomiaru zmian stosunku predkosci katowych i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru zmian stosunku predkosci katowych elementów lancuchów kinematycznych obrabiarek, a zwlaszcza frezarek obwiedniowych oraz urzadzenie do sto¬ sowania tego sposobu. Zmiany stosunku predkosci katowych koncowych elementów lancucha kine¬ matycznego nazywane beda dalej bledem kinema¬ tycznym lancucha.Istnieje szereg urzadzen przeznaczonych do po¬ dobnych celów. Sa to miedzy innymi znane przy¬ rzady oparte na zasadzie zapisu magnetycznego, przyrzady sejsmiczne, wzglednie oparte na mecha¬ nicznych wzorcach ruchu. Powyzsze przyrzady sa urzadzeniami skomplikowanymi, klopotliwymi w obsludze o trudnej do oceny dokladnosci pomiaru.Istotnym problemem majacym wplyw na jakosc kól zebatych wykonywanych na frezarkach ob¬ wiedniowych jest zachowanie stalosci stosunku predkosci katowych obrotowych elementów lan¬ cuchów kinematycznych tych obrabiarek.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu okreslania wartosci bledu kinematycznego przy zastosowaniu przyrzadu pomiarowego realizujacego wyzej wymieniony sposób dla umozliwienia wpro¬ wadzenia w lancuch kinematyczny urzadzen zmniejszajacych ten blad.Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie spo¬ sobu pomiaru wedlug wynalazku przy zastosowa¬ niu dwóch czujników pomiarowych, wrzeciona i stolu, oraz wspólpracujacych z nimi ukladów 25 elektrycznych. Sygnal elektryczny generatora sy¬ gnalu pomiarowego czujnika wrzeciona porównuje sie fazowo w ukladzie porównywania fazowego z sygnalem generatora sygnalu pomiarowego czujnika stolu, przy czym czestotliwosc chwilowa tych sygna¬ lów doprowadza sie do czestotliwosci równej su¬ mie lub róznicy czestotliwosci obrotów napedów pomocniczych i elementów mierzonych. Sygnaly posiadajace chwilowa czestotliwosc równa cze¬ stosci obrotów napedów pomocniczych pochodzace z generatorów sygnalów pomocniczych czujników wrzeciona i stolu porównuje sie w ukladzie po¬ równywania fazowego. Napiecia wychodzace z u- kladów porównywania fazowego proporcjonalne do kata przesuniecia fazy kazdej z par sygnalów porównywanych sumuje sie w ukladzie sumuja¬ cym na wyjscie którego otrzymuje sie napiecie proporcjonalne do mierzonych zmian stosunku predkosci katowych elementów badanych, a naste¬ pnie przekazuje do ukladu filtrujacego i rejestru¬ jacego wyniki pomiaru.Czujnik wrzeciona posiada naped pomocniczy napedzajacy tarcze pomiarowa modulujaca swymi obrotami sygnal generatora sygnalu pomiarowego polaczonego z elementem koncowym mierzonego lancucha kinematycznego za pomoca gniazda stoz¬ kowego oraz*sygnal generatora sygnalu pomocni¬ czego zamocowanego do korpusu czujnika. Czujnik stolu posiada naped pomocniczy napedzajacyt tar¬ cze pomiarowa poprzez przekladnie dodatkowa mo- 63 23863 238 dulujaca sygnal generatora sygnalu pomiarowego polaczonego z drugim koncem mierzonego lancucha kinematycznego za pomoca gniazda stozkowego oraz sygnal generatora sygnalu pomocniczego za¬ mocowanego do korpusu czujnika. Przelozenie przekladni dodatkowej równe jest przelozeniu mie¬ rzonego lancucha, a tarcza pomiarowi przez odpo¬ wiednia konstrukcje zapewnia zwielokrotnienie sygnalu równe przelozeniu tej przekladni w celu zrównania czestotliwosci sygnalów pochodzacych z generatorów sygnalów pomiarowych obu czujni¬ ków. Przez zastosowanie w obu czujnikach syn¬ chronicznych napedów pomocniczych o stosunku obrotów najkorzystniej równym jednosci sygnaly pochodzace z generatorów sygnalów pomiarowych i pomocniczych obu czujników zostaly przesuniete o stala czestosc.Urzadzenie wedlug wynalazku w przykladowym wykonaniu jest przedstawione na rysunku na któ¬ rym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ukladu pomiarowego, fig. 2 — schemat budowy czujnika wrzeciona, a fig. 3 — schemat budowy czujnika stolu.Przedstawiony na fig. 1 uklad pomiarowy skla¬ da sie z dwóch obwodów porównujacych; pomia¬ rowego i pomicniczego. Obwód porównujacy po¬ miarowy obejmuje soba generatory sygnalów po¬ miarowych, FR czujnika wrzeciona oraz ZFR czuj¬ nika stolu, których sygnaly poprzez przesuwnik fazowy PFi, po wzmocnieniu we wzmacniaczach Vi, V2 doprowadzone zostaja do ukladu porówny¬ wania fazowego UPFi. Uklad ten porównuje faze doprowadzonych sygnalów dajac na swoim wyjsciu napiecie proporcjonalne do kata przesuniecia fazy tych sygnalów. Obwód porównujacy pomocniczy obejmuje soba generatory sygnalów pomocniczych, FN czujnika wrzeciona oraz ZFN czujnika stolu, których sygnaly poprzez przesuwnik fazowy PF2, wzmocnione we wzmacniaczach V3, V4 doprowa¬ dzone zostaja do ukladu porównywania fazowego UPF2. Uklad ten w sposób podobny jak poprzedni porównuje faze doprowadzanych sygnalów dajac na swoim wyjsciu napiecie proporcjonalne do kata przesuniecia fazy tych sygnalów. Wychodzace z obu ukladów porównujacych napiecia sumowane sa w ukladzie sumujacym US i suma ta po wzmoc¬ nieniu we wzmacniaczu \s podana zostaje na zes¬ pól filtrów F w celu oddzielenia od siebie czesto¬ tliwosci odpowiadajacych skladowym bledu mie¬ rzonego. Wyniki pomiaru mozna utrwalic korzysta¬ jac z urzadzenia rejestrujacego R. Miernik fazy M sluzy do kontroli prawidlowosci dzialania ukladu, a do regulacji i cechowania sluza przesuwniki fa¬ zowe PFi i PF2.Czujnik wrzeciona na fig. 2 umieszczony w obu¬ dowie 3 posiada wlasny naped pomocniczy 1 w postaci silnika synchronicznego, który sluzy do na¬ pedzania tarczy pomiarowej 2 wykonanej w postaci dwóch pierscieniowych segmentów o kacie rozwar¬ cia 180° kazdy. Do obudowy czujnika 3, zamoco¬ wany jest generator sygnalu pomocniczego FN, skladajacy sie na przyklad ze zródla-swiatla, foto¬ diody, miedzy którymi przechodzi segment tarczy pomfarowej 2. W obudowie ulozyskowany jest tocz¬ nie element, posiadajacy w dolnej czesci gniazdo stozkowe 4 sluzace do powiazania czujnika z ele¬ mentem koncowym mierzonego lancucha kinema¬ tycznego. Na elemencie tym zamocowany jest ge¬ nerator sygnalu pomiarowego FR skladajacy sie 5 na przyklad ze zródla swiatla, fotodiody, podobnie jak poprzednio usytuowany wzgledem drugiego segmentu tarczy pomiarowej 2 oraz zespól pierscie¬ ni slizgowych 5, sluzacy do odprowadzania sygnalu z ruchomej fotodiody i doprowadzania zasilania 10 zródla swiatla.Czujnik stolu na fig. 3 umieszczony w obudowie 3 posiada wlasny naped pomocniczy 1 w postaci silnika synchronicznego który sluzy do napedzania tarczy pomiarowej 2 poprzez przekladnie dodatko- 15 wa skladajaca sie z przekladni slimakowej 7 i przekladni gitarowej 6 rozszerzajacej zakres mie¬ rzonych przelozen. Do obudowy dookola tarczy po¬ miarowej 2 zamocowanych jest na przyklad dwa¬ nascie równo rozmieszczonych generatorów sygna- 20 lu pomocniczego ZFN, skladajacych sie ze zródla swiatla i fotodiody, miedzy którymi przechodzi ta tarcza. W obudowie 3 lozyskowany jest tocznie element posiadajacy w dolnej czesci gniazdo stoz¬ kowe 4 sluzace do powiazania czujnika z elemen- 25 tern koncowym mierzonego lancucha kinematyczne¬ go, na którym zamocowane jest dwanascie równo rozmieszczonych na obwodzie generatorów sygna¬ lu pomiarowego ZFR, podobnej budowy jak w czujniku wrzeciona, i w ten sam sposób usytuowa- 30 nych wzgledem tarczy pomiarowej 2 oraz zespól pierscieni slizgowych 5, pozwalajacy na odprowa¬ dzenie sygnalu fotodiod ruchomych i na doprowa¬ dzenie zasilania zródel swiatla.Urzadzenie pomiarowe wedlug wynalazku dziala 35 w sposób opisany ponizej. Z koncowymi elementa¬ mi mierzonego lancucha kinematycznego powiazane sa czujniki pomiarowe, których obudowy 3 sa nie¬ ruchome wzgledem ukladu odniesienia (korpusu obrabiarki). 40 Koncowy element lancucha kinematycznego o wyz¬ szej czestosci obrotowej zwiazany jest z czujni¬ kiem wrzeciona, za pomoca gniazda stozkowego 4.Tarcza pomiarowa 2 przyslania lub odslania swymi segmentami strumien swietlny generatora sygna- 45 lu pomiarowego FR i generatora sygnalu pomocni¬ czego FN w taki sposób, ze czas przysloniecia rów¬ na sie czasowi odsloniecia. Koncowy element lan¬ cucha kinematycznego o nizszej czestosci obroto¬ wej powiazany jest za pomoca gniazda stozkowego 50 4 z czujnikiem stolu, którego tarcza pomiarowa 2 posiada na obwodzie dwa rzedy otworków (liczba otworków w kazdym z rzedów jest liczbowo równa przelozeniu mierzonego lancucha) przyslaniajacych i odslaniajacych strumien swietlny generatorów 55 sygnalu pomiarowego ZFR oraz generatorów sygna¬ lu pomocniczego ZFN w taki sposób, ze czas przy¬ sloniecia równa sie czasowi odsloniecia. Napedy pomocnicze 1 obu czujników sa synchroniczne, a kierunki obrotu sa tak dobrane aby wzgledem 60 kierunków obrotu konców lancucha kinematycznego oba byly wspólbiezne lub przeciwbiezne.Uklad pomiarowy polaczony wedlug schematu blokowego sluzy do porównania ze soba sygnalów generatorów sygnalu pomiarowego FR i ZFR odpo- 65 wiednio czujnika wrzeciona i czujnika stolu.63 238 Przyjmujac: m = 3000 (obrVmin.) = 50 (Hz) — -czestosc obrotów napedów pomocniczych. k — liczba obrotów na sek. koncowego elementu lancucha kinematycznego o wyzszej czestosci obrotowej. ik — stosunek obrotów elementu koncowego lan¬ cucha kinematycznego o wyzszej czestosci obrotowej do obrotów koncowego elementu lancucha kinematycznego o nizszej czestosci obrotowej. ip — stosunek obrotów napedu pomocniczego czujnika stolu do obrotów tarczy pomiaro¬ wej czujnika stolu. i0 — liczba otworków w jednym rzedzie tarczy pomiarowej czujnika stolu.Czestotliwosc sygnalu generowanego przez gene¬ rator sygnalu pomiarowego FR czujnika wrzeciona wyniesie fFR = 50 ± k(Hz) Czestotliwosc sygnalu generowanego przez gene¬ rator sygnalu pomiarowego ZFR czujnika stolu wyniesie . 1 . + k . fzfr = 50 • — • !0 ~ .— ' 2o (HZ*) 'p 2k . Przy zalozeniu braku bledów w lancuchu kine¬ matycznym mierzonym oraz w lancuchu kinema^ tycznym napedu tarczy pomiarowej 2 czujnika sto¬ lu, wielkosci i , ik iQ, sa sobie liczbowo równe co pozwala równanie x) zapisac w postaci fZFR = 50±k(Hz) Wynika z tego, ze sygnaly generowane przez ge¬ neratory sygnalu pomiarowego FR i ZFR sa ze so¬ ba porównywalne. Sygnaly te, po odpowiednim wzmocnieniu sa porównywane w ukladzie porów¬ nywania fazowego UPFi na wyjsciu którego otrzy¬ muje sie napiecie proporcjonalne do kata przesunie¬ cia fazowego sygnalów porównywanych, czyli pro-* porcjonalne do bledu kinematycznego. Poniewaz wielkoscia mierzona jest odchylenie wartosci chwi¬ lowej ik od wartosci teoretycznej, w celu wyelimi¬ nowania, wplywu wartosci i iQ oraz innych czyn¬ ników na pomiar, zastosowano uklad czynnego wy¬ znaczania tych bledów za pomoca porównywania fa¬ zowego sygnalów pochodzacych z generatora sygna¬ lu pomocniczego FN czujnika wrzeciona oraz gene¬ ratora sygnalu pomocniczego ZFN czujnika stolu w ukladzie porównywania fazowego UPF2. Róznica napiec otrzymywanych na wyjsciach ukladów po¬ równywania fazowego UPFi i UPF2 jest czystym bledem kinematycznym lancucha. W celu oddzie¬ lenia od siebie skladowych bledów o róznych cze¬ stosciach zastosowano na wyjsciu zespól filtrów F oraz rejestrator R utrwalajacy wyniki pomiarów.Miernik fazy M oraz przesuwniki fazowe PFi i PF2 sluza do kontroli prawidlowosci dzialania ukladu oraz do jego prawidlowego zestrojenia. PL