操纵杆控制电路在轴承表面轮廓仪中的应用

    轴承表面轮廓测量仪已广泛应用于轴承表面轮廓、波纹度与表面粗糙度的检测,本公司2008年研制了CR-05型表面轮廓测量仪,其采用触针式测量原理,通过传感器四棱锥测头沿工件表面以0. 5 mm/s的速度平稳滑动进行测量,传感器信号经处理后送计算机进行计算和显示。其特点是测量精度高,分辨率最高可达0. 003Lm,测量范围大,最大量程为?4 mm。

    仪器主要由机械工作台、电气控制箱和计算机3部分组成。测量工件时,需将传感器测头平稳、准确地移动到工件表面被测起始位置,这就要求测头相对工作台在x,y方向做二维运动。若仅采用计算机控制,既要通过显示控制界面操作仪器,又要观察传感器测头与工件的接触状态,操作相对不方便,且只能单维运动,效率不高,位置控制不好容易损坏传感器。

    为提高工作效率和安全性,专门设计了一种操纵杆控制电路。其与计算机控制方式配合,均可对传感器位置进行控制,且相对互锁。该控制电路具有操作简单、无级变速、二维同时驱动、超量程自动保护及直观性强的特点,相对鼠标、键盘更符合人的操作习惯,可大大提高仪器操作的灵活性、便利性和安全性。

    1 工作原理

    CR-05型表面轮廓测量仪机械结构如图1所示,在传感器驱动箱上安装x向驱动电动机,控制传感器左、右位置;立柱上安装y向驱动电动机,控制传感器上、下位置。本电路利用操纵杆控制x,y收稿日期:2010-07-23;修回日期:2010-08-16向电动机进行正、反向运动实现传感器位置控制,并和计算机数字控制信号形成双路控制且互不干扰。两路电动机均选用永磁直流齿轮减速电动机,工作电压为4~18 V,转速随工作电压变化,对应的转速范围为5. 3~24 r/min。

    R系列微型工业操纵杆上分别装有x,y向10k8电位器,自由状态时电位器处于中间位置。在每个电位器两端施加?15 V的直流电压,当操作者推动操纵杆做上、下、左、右方向移动时,相应方向的电位器就会随推移角度(最大25b)的大小分别且同时输出电压在0~?4 V连续变化的模拟信号,利用该信号的正负极性和电压大小分别控制电动机的旋转方向和速度,从而实现位置控制。

    如图2所示,操纵杆输出的模拟信号分为两路。一路经绝对值电路变为正极性信号(即速度信号),通过信号放大电路将其绝对值电压放大至驱动直流电动机所需要的工作电压,然后经起步大可输出+18 V, 5 A的直流电流驱动电动机。在绝对值电路后设计了一个单值电压比较器,用来判断操纵杆是否有明显动作,避免误动作,即当操纵杆推移角度大于?3b时,才认为操纵杆确实有动作,输出+15 V,逻辑为1。其输出的/操纵杆已动作0逻辑信号分别送起步门限开关电路和互锁电路。在起步门限开关电路中,当控制逻辑信号为1时,门限开关闭合,放大后的电压输入驱动电压无级调速器;反之,门限开关断开,无电压输入无极调速器。无极调速器输出送至译码选择器。