RU1834737C - Устройство дл навивки прецизионных спиралей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике навивки спиралей и может быть использовано в производстве электронной техники. Сущность изобретени  состоит в том, что оно содержит тумбу, резиновые воздушные камеры , станину, шпиндели с редуктором, каретку , ходовой винт, разрезную гайку ходового винта, редуктор ходового винта, электродвигатели шпинделей и ходового винта, датчика частоты вращени  шпинделей и ходового винта, укладчик навиваемого материала, керн, зажимные цанги, пружину нат жени  керна, интерферометр, датчик оборотов керна, устройство нат жени  на- вивочного материала с электродвигателем, устройство разворота укладчика с шаговым двигателем и ходовым винтом, устройство отсчета длины прот гиваемого материала, телевизионную установку, микровыключатели , панель выключателей и индикаторов, плату формировател  импульсов движени  керна, блок управлени  с источником питани , блок электроприводов, ЭВМ, счетчик импульсов интерферометра, тригель, одно- вибратор, схему И, схемы задержек,, выходной регистр,5 ил.

Description

00 СО

4

Изобретение относитс  к технике навивки спиралей и может быть использовано в производстве изделий электронной техники , в том числе замедл ющих системах спирального типа.

Задачей изобретени . вл етс  повышение точности навивки спиралей посто нного и переменного шага.

Эта задача решаетс  тем, что устройство дл  навивки прецизионных спиралей, содержащее каретку с размещенным на ней шпинделем и св занную с ходовым винтом, укладчик навивочного материала на керн, лазерный интерферометр дл  контрол  смещени  каретки, блок программного управлени  нат жением навивочного материала и разворота укладчика, вычислитель частоты вращени  шпиндел , соединенный с блоком управлени  электроприводами ходового винта и шпиндел , снабжено доы

со

олнительно вторым шпинделем дл  зареплени  керна, св занным с укладчиком, одключенным к блоку управлени  электроприводами , датчиком оборотов керна и форирователем импульсов движени  керна, ключаю(дим триггер, схему И, две схемы адержки, одновибратор, счетчик и регистр, причем датчик оборотов керна подключен к четному входу С триггера и информационным входам вычислител  частоты вращени  шпинделей, вход установки нул  R триггера соединен с выходом одновибратора и с пер- вым входом счетчика, вторым входом под- ключемным к выходу -лазерного интерферометра, выход триггера через схему И подключен ко входам соответственно первой и второй схем задержек импульсов, второй вход схемы И подключен к выходу лазерного интерферометра, выход первой схемы задержки подключен к управл ющему входу регистра, сигнальный вход которого подключен к выходу счетчика, а выход регистра - ко второму входу вычислител , выход второй схемы задержки подключен ко входу одновибратора.

На фиг.1, 2 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 3 - блок-схема формировател  импульсов движени  керна; на фиг.4- функциональна  схема; на фиг.5 - блок-схема блока управлени .

Устройство дл  навивки прецизионных спиралей содержит тумбу 1. резиновые воздушные камеры 2, станину 3, шпиндели 4с редуктором, каретку 5, ходовой винт 6, разрезную гайку 7 ходового винта 6, редуктор 8 ходового винта 6, электродвигатели 9 шпинделей и ходового винта, датчика 10 частоты вращени  двигателей шпинделей и ходового винта, укладчик 11 навиваемого материала, керн 12, зажимные цанги 13, пружину 14 нат жени  керна, интерферо- .метр 15, датчик 16 оборотов керна 12, устройство нат жени  17 навивочного материала с электродвигателем, устройство 18 разворота укладчика 11 с шаговым двигателем и ходовым винтом, устройство-19 отсчета длины прот гиваемого материала, телевизионную установку 20, микровыключатели 21, панель 22 выключателей и индикаторов , котора  используетс  в качестве блока программного управлени  нат жением навивочного материала и разворота укладчика в ручном режиме, плату 23 формировател  импульсов движени  керна, блок 24 управлени  с источником питани , блок 25 электроприводов, ЭВМ 26, котора  используетс  в качестве блока программного управлени  нат жением навивочного материала и разворота укладчика, а также как вычислитель частоты вращени  шпиндел  в

автоматическом режиме, счетчик 27 импульсов интерферометра 15. Схема платы 23 формировател  импульсов движени  керна 12 содержит триггер 28, счетчик 27 импульсов интерферометра 15, одновибратор 29, схему И 30, схемы задержек 31 и 32, выходной регистр 33.

Блок управлени  24 содержит плату 34, предназначенную дл  управлени  шаговым

двигателем устройства 18 разворота укладчика 11, плату 35 управлени  устройством нат жени  17 навивочного материала, плату 36согласовани  сигналов ЭВМ 26 со входом блока 25 электроприводов, источники питани  37 блока управлени  24 и платы 23 формировател  импульсов движени  керна.

Укладчик 11 предназначен дл  задани  направлени , создани  натлжени  и укладки навиваемого материала на керн 12.

Устройство 17 нат жени  предназначено дл  создани  усили  нат жени  материала в процессе навиоки. Оно представл ет собой двухступенчатый редуктор с электродвигателем , работающим в тормозном режиме . Редуктор увеличивает тормозной момент электродвигател .

Устройство 18 разворота укладчика 11. содержит шаговый двигатель, ходовой пинт с гайкой, соединенной через вилку с плитой.

на которой расположен укладчик.

Плата управлени  35 устройством нат жени  17 навивочного материала состоит из нескольких ключей на тиристорах, которые по команде программатора (ЭВМ - в автоматическом режиме) подключает соответствующее напр жение на электродвигатель устройства 17. От величины подаваемого напр жени  зависит степень нат жени  навивочного . материала.

Телевизионна  установка 20 служит дл  визуализации процесса укладки навивочного материала (плющенки или проволоки), Она, как правило, используетс  при обработке технологии навивки конкретной спирали .

Блок управлени  24 предназначен дл  обеспечени  управлени  устройством навивки прецизионных спиралей в двух режимах: ручном и автоматическом, В ручном

режиме управление осуществл етс  при помощи выключателей, расположенных на передней панели блока и на панели 22 выключателей и индикаторов, а в автомати- ческом режиме - по командам ЭВМ.

5 Переключение режимов управлени  осуществл етс  соответствующим переключателем вручную. В ручном режиме может быть навита спираль только с посто нным шагом.

Плата 23 формировател  импульсов движени  керна предназначена дл  коррекции скорости вращени  керна 12 в соответствии с рассто нием проходимым кареткой 5.

Триггер 28 и схема И 30 необходимы дл  перезаписи данных из счетчика 27 импульсов интерферометра в выходной регистр 33 в определенный интервал времени по отношению к импульсам интерферометра 15, что исключает потерю импульсов при перезаписи . Этой же цели служат схемы задержки 31 и 32, обеспечивающие перезапись данных и запуск одновибратора 29 после окончани  переходных процессов.

Одновибратор 29 обеспечивает гарантированную установку триггера 28 и счетчика 27 импульсов интерферометра в исходное состо ние, т.к. без него при некоторых соотношени х между моментами прихода импульсов с датчика оборотов керна и интерферометра 15 на выходе схемы задержки 32 будет очень короткий импульс, длительность которого может оказатьс  недостаточной дл  установки триггера 28 и счетчика 27 импульсов интерферометра в исходные состо ни , т.е. оно может осуществитьс  только дл  одного из них. В этом случае будет нарушена нормальна  работа схемы и, как следствие, потер на точность навиваемого шага спирали. При этом суммарное значение времени задержки ( Гг ) схемы задержки 32 и длительности импульса одновибратора 29 не должно превы- шать половины периода следовани  импульсов с интерферометра 15.

Блок электроприводов 25 предназначен дл  питани  электродвигателей шпиндел  и ходового винта. С целью упрощени  схемного и конструктивного решений блок выполнен таким образом, что скорость вращени  электродвигател  ходового винта (линейна  скорость каретки 5) не зависит от ЭВМ и может быть установлена (или изменена ) при помощи расположенных в нем перемычек. Величина этой скорости дл  каждого типа спиралей устанавливаетс  из технологических соображений и в автоматическом режиме учитываетс  ЭВМ ка к за данный . параметр. Скорость вращени  электродвигател  шпиндел  может регулироватьс  ЭВМ по заданной программе. Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Устанавливаетс  с помощью перемычек в блоке электроприводов 25 заданна  скорость перемещени  каретки 5 и значение этой скорости вводитс  в вычислитель (ЭВМ). По команде с пульта ЭВМ при навивке в автоматическом режиме или с панели 22 выключателей и индикаторов при Навмв- ке в ручном режиме каретка 5 и шпиндели 4 привод тс  в исходное состо ние, соответствующее крайнему положению каретки через микровыключатель 21 и начальное положение датчика 16 оборотов керна 12. Керн 12 зажимаетс  в цангах 13 и с помощью пружин 14 нат гиваетс  до упругого

состо ни . Степень нат жени  керна может регулироватьс  величиной начальной деформации пружин; Навиваемый материал с бобины подаетс  через устройство 17 нат жени , устройство 19 отсчета длины напитого материала и закрепл етс  на керне 12.

На пульте ЭВМ задаютс  данные о параметрах навиваемой спирали в том число: общее количество DIITKOQ, закон изменени  переменного шага, количество витков дл 

закреплений спирали на концах керна, нат жение навивочного материала в зонах закреплени  и по рабочей части спирали.

По команде Пуск в соответствии с расчетным режимом навивки подаетс  напр жение на электродвигатели 9 шпинделей и ходового винта, которые привод т керн и каретку во вращательное и поступательное движени . Укладчик 11 материала в начальный момент устанавливаетс  по отношению

к керну 12 под углом, соответствующем первому навиваемому шагу согласно формуле:

«-&

(1)

35

где а -угол у кладки п л ю щенки (проволоки); hcnl - начальный шаг спирали; D - диаметра керна. В процессе навивки производитс  не- прерывна  коррекци  угла укладки в зависимости от исходного массива данных по шагам .

Разворот укладчика 11 осуществл етс  устройством 18 посредством шагового дви- гател , св занного с ходовым винтом 6 укладчика 11.

Дл  обеспечени  заданной точности навивки шагов спирали в предлагаемом устройстве предусматриваетс  коррекци  скорости вращени  керна 12 в соответствии с рассто нием, проходимым кареткой 5 за часть оборота керна, в данном случае, за 1 /4 оборота. Дл  этого используетс  датчик 16 оборотов керна, установленный на одной оси с керном 12, и интерферометр 15 со счетчиком 27 импульсов интерферометра, состб ние которого соответствует рассто нию , пройденному кареткой 5 как функции Я/2 ( А 0,6328 длина волны излучени 

лазера). Во врем  первой 1/4 оборота ЭВМ устанавливает расчетную скорость вращений шпиндел  по введенным в ее пам ть параметрам спирали. По получении сигнала о прохождении первой 1/4 оборота ЭВМ сравнивает расчетное количество импульсов , которые она должна получить с интерферометра с их фактическим значением и осуществл ет коррекцию скорости вращени  шпиндел . По получении сигнала о прохождений 2-ой четверти оборота ЭВМ сравнивает расчетное количество импуль- .сов, которые она должна получить за врем  прохождени  1- ой и 2-ой четвертей, с их фактическим значением и осуществл ет коррекцию скорости вращени  шпиндел . Аналогичные действи  осуществл ютс  по получению сигнала о прохождении 3-ей четверти оборота. Далее цикл работы ЭВМ повтор етс .

Таким образом, за один оборот шпиндел  его скорость вращени  корректируетс  3 раза, что позвол ет согласовать вращательное движение керна с поступательным движением каретки.

Частота вращени  шпинделей регулируетс  по закону

1 + ( incV-noNV)

(2)

где v- число импульсов с датчика 16 оборотов керна 1

ПСУ - число импульсов интерферометра 15эа -7 оборотов керна 12 на l-том шага

навивки; .- ..

п см v - расчетное число импульсов интерферометра 15 за 4 оборота керна

l-том шаге спирали;

Vx- скорость движени  каретки 5;

hen - шаг спирали.

Дл  обеспечени  четкой работы описанной выше схемы коррекции скорости вращени  шпиндел  используетс  формирователь импульсов движени  керна 23. При вращении шпиндел  4 с выхода датчика 16 оборотов керна на счетный вход С триггера 28 через каждые 1/4 оборота керна поступают пр моугольные импульсы напр жени , устанавливающие триггер 28 в единичное состо ние (высокий уровень напр жени  на выходе). При наличии на выходе интерферо метра 15 положительного импульса напр жени  на выходе схемы И 30 по вл етс  высокий уровень напр жени , который через схемы задержки (первую 31 и вторую 32) осуществл ет перезапись информации из

счетчика 27 импульсов интерферометра в выходной регистр 33 и запуск одновибрато- ра 29 соответственно. Импульсом напр же- ни  с выхода одновибратора 29

устанавливаютс  триггер 28 и счетчик 27 импульсов интерферометра в исходное состо ние . При этом врем  задержки ( п) схемы задержки 31 должно быть меньше времени задержки ( га) схемы задержки 32,

чтобы информаци  со счетчика 27 импульсов интерферометра успела переписатьс  в

выходной регистр 33 до сброса счетчика в исходное положение. Получив информацию с датчика 16 оборотов керна о завершении

очередной четверти оборота, ЭВМ получает также информацию из регистра 33, после чего рассчитывает частоту вращени  шпинделей , по формуле (2) и выдает команду на установку ее величины.

Предлагаемое устройство обладает повышенной точностью навивки прецизионных спиралей в диапазоне шагов 0,1-1 мм. Оно обладает тем преимуществ ом, что отпадает необходимость в производстве точных

механических узлов, например, ходового винта.

В предлагаемом устройстве производитс  сохранение расчетного числа импульсов интерферометра по ходу каретки за

один оборот керна и тем самым достигаетс  интерференционна  точность в согласованном движении механических частей (ходовой винт-шпиндель).

35

Форм у л а и зо б р е т е н и  

Устройство дл  навивки прецизионных спиралей, содержащее каретку с размещенным на лей шпинделем и св занную с ходовым винтом, укладчик навивочного материала на керн, лазерный интерферометр дл  контрол  смещени  каретки, блок программного управлени  нат жением навивочного материала и разворота укладчика , вычислитель частоты вращени  шпиндел , соединенный с блоком управлени  электроприводами ходового винта и шпиндел , о т л и ч а ю щ е е с   тем, что оно дополнительно содержит второй шпиндель

дл  закреплени  керна, св занного с укладчиком , подключенный к блоку управлени  электроприводами, датчик оборотов керна и формирователь импульсов движени  керна, включающий триггер, схему И, две схемы

задержки, одновибратор, счетчик и регистр, причем датчик оборотов керна подключен к счетному S-входу триггера, информационным входом вычислител  частоты вращени  шпинделей, вход установки нул  R-триггера

соединен с выходом одновибратора и с первым входом счетчика, вторым входом подключенным к выходу лазерного интерферометра, выход триггера через схему И подключен к входам соответственно первой и второй схем задержек импульсов, второй вход схемы И подключен к выходу

лазерного интерферометра, выход первой схемы задержки подключен к управл ющему входу регистра, сигнальный вход которого подключен к выходу счетчика, а выход регистра-- к второму входу вычислител , выход второй схемы задержки подключен к входу одковибратора.

&

&(/. ё

ЭВМ

16

Фие.З

ft ycmpoucfrfly

W

Я блоку

25

К устроистЗу

/7

К эвм 25 Фиг. 5