книги из ГПНТБ / Сергиевский, Л. В. Наладка, регулировка и испытание станков с программным управлением учебное пособие

Рис. 15. Конструкция многодорожечной воспроизводящей магнитной головки типа ГМ-3519

лоя, вместе с намотанными на них обмотками 5 крепятся в специальных прорезях полублоков. Перед окончатель­ ным соединением полублоков, в момент сборки, между сердечниками со стороны рабочей поверхности вставляют прокладку 6 из немагнитного материала (обычно фольга из бериллиевой бронзы), образующую передний (рабочий) зазор головки. Многодорожечную одинарную магнитную головку можно рассматривать как состоящую из эле­ ментарных головок 3. Элементарные головки отделены друг от друга экранами 2, которые вставляют в прорези полублоков. Выводные концы обмоток элементарных го­ ловок припаивают к клеммной колодке 4. После сборки полублоков их штифтуют и окончательно шлифуют и до­ водят рабочую поверхность головки.

Вмногодорожечной магнитной головке вследствие на­ личия рабочего и дополнительного (заднего) зазоров по­ токи рассеяния, кроме снижения чувствительности, вы­ зывают паразитную магнитную связь между элементар­ ными головками. Этим и обусловлена установка экранов из материала с высокой магнитной проницаемостью между элементарными магнитными головками.

Впроцессе эксплуатации контактных магнитных го­ ловок происходит увеличение э. д. с. считывающей го­ ловки, так как вследствие износа уменьшается глубина рабочего зазора, а следовательно, повышается его магнит­ ное сопротивление. Но наряду с увеличением возможно

иуменьшение э. д. с. считываемого сигнала с магнитного носителя. Это обусловлено пространственными, щелевыми

ичастотными потерями.

40

Пространственные потери были определены соотно'

шением

а

Т ’

и если заменить длину волны к на выражение у = к ,

где v — скорость движения магнитной ленты в мм/с; / — частота записанного сигнала в Гц, то пространствен­ ные потери определятся следующей формулой:

/С„ = 55 4 - .

Щелевые потери зависят от соотношения между дли­ ной волны записанного сигнала и размерами щели рабо­ чего зазора. Первое определяется плотностью записи сигналов на магнитной ленте, второе — конструкцией воспроизводящей головки. В случае равенства длины волны записанного сигнала и размеров щели рабочего зазора головки, э. д. с., наведенная в обмотках головки, будет примерно равна нулю; если длина волны равна половине длины рабочей щели, э. д. с. будет равна макси­ муму наведенной э. д. с.

Это показано на рис. 16, где изображена часть головки воспроизведения в увеличенном виде. К рабочему зазору примыкает магнитная лента с записью одного периода к высокой частоты, длина которого равна ширине зазора. Из рисунка видно, что к наконечникам сердечника го­ ловки обращены два одноименных полюса элементарных магнитиков ленты. Так как магнитные силовые линии одноименных полюсов взаимно отталкиваются, то маг­ нитные потоки элементарных магнитиков замкнутся по кратчайшему пути через воздух, и в сердечнике головки

Рис. 16. Щелевые потери:

а—при длине волны сигнала, равной рабочему зазору; 6 — при длине волны сигнала, равной двум рабочим зазорам

41

магнитного потока не будет. Следовательно, напряжения (э. д. с.) на обмотках головки тоже не будет, и запись не воспроизведется, несмотря на то, что на ленте она есть. Если же к рабочему зазору примыкает лента с записью

одного полупериода -jА.- высокой частоты (рис. 16, б),

то к наконечникам сердечника головки обращены разно­ именные полюса элементарного магнитика. Магнитный поток элементарного магнитика замкнется через сердеч­ ник головки и пройдет по нему. Следовательно, напряже­ ние на обмотке головки будет максимальным и запись будет воспроизведена.

Частотные потери, обусловленные вихревыми токами в сердечнике, не только снижают э. д. с. в считывающей головке, но и служат причиной искажения формы счи­ тываемого сигнала.

Неправильная ориентация рабочего зазора считываю­ щей головки по отношению к направлению записанного сигнала на магнитной ленте служит одной из причин потерь уровня сигнала при считывании. Если зазоры записывающей и считывающей головок по-разному нак­ лонены к базовой кромке ленты, наблюдаются высоко­ частотные потери сигнала. Случай неправильной уста­ новки считывающей головки (при правильно установлен­ ной записывающей головке) показан на рис. 17, б, когда рабочий зазор составляет некоторый угол 0 с перпенди­ куляром, проведенным к базовому краю магнитной ленты, (для наглядности на рис. 17, а изображена достаточно ши-

тттпттп

8)

Рис. 17. Неправильная ориентация рабочего зазора магнитной головки:

О- — элементарной; / — рабочий зазор; 2 — полюсные наконечники; 3 — магнитная лента; w — ширина магнитной записи; б — многодорожечной: / — элементарные магнитики (магнитная запись); 2 — осевая линия рабочего

зазора; в — неправильная установка магнитных головок (элементарных) по линии переднего зазора

42

рокая дорожка записи информации на магнитной ленте при малой длине волны записанного сигнала). Подобная же ситуация может возникнуть при угловом смещении записывающей головки или при смещении записывающей и воспроизводящей головок одновременно на разные углы. То же самое может наблюдаться и при угловом смещении магнитной ленты относительно магнитной головки при протягивании ленты в лентопротяжном механизме.

Для многодорожечных магнитных головок неправиль­ ная ориентация рабочих зазоров усугубляется наличием еще больших потерь, кроме рассмотренных выше, так как в таких головках для увеличения сигнала при считыва­ нии информации с одного канала применено попарное последовательное соединение обмоток элементарных го­ ловок.

Если ширину ленты b условно можно разбить на мно­ жество элементарных дорожек с индивидуальной го­ ловкой на каждой из них, то считывающую головку можно рассматривать как состоящую из множества отдельных элементарных головок, каждая из которых пронизывается магнитным потоком в тот момент, когда ее зазор нахо­ дится непосредственно над магнитным отпечатком. Так как каждая элементарная головка пересекается магнит­ ным отпечатком в разные моменты времени, то полный магнитный поток последовательно соединенных обмоток магнитных головок можно рассматривать как сумму по­ токов от каждой элементарной головки. Максимальный

тан максимальный сигнал.

Для примера, приведенного на рис. 17, б, в случае углового смещения, равного 0, не превышающего вели­

чины-^-, это не вызовет больших фазовых искажений,

хотя амплитуда считываемого сигнала будет уменьшаться до нуля при равенстве углового смещения половине длины волны записанного сигнала. Если угловое смеще-

X

иие © превышает величину -^-, но меньше, чем длина

волны X, то знак э. д. с. инвертируется и в результате появляются искажения сигнала. Это особенно может отразиться на работе фазовых систем ЧПУ, так как появ­ ление фазовых искажений в считанном сигнале приводит к искажению информации.

43

Помимо углового смещения, в многодорожечных маг­ нитных головках (рис. 17, в) вследствие погрешности обработки рабочих плоскостей полублоков головки и ряда других технологических причин возникают дополнитель­ ные трудности по установке всех элементарных головок на одной прямой, называемой линией передних зазоров 2. Расстояние между магнитной" лентой / и элементарной магнитной головкой называется передним зазором. Кри­ терием качества изготовления головки 4 служит расстоя­ ние между центральной линией 1 и линией максималь­ ного смещения 3. В современных воспроизводящих го­ ловках, обеспечивающих считывание информации с высо­ кой плотностью записи (50 имп/мм), смещение линии ра­ бочих зазоров не должно превышать 2^-3 мкм.

На погрешности считываемого сигнала для фазовых систем сказываются и колебания амплитуды сигналов из-за неравномерной чувствительности самой магнитной ленты.

Потери из-за непараллельности углов наклона рабо­ чих зазоров у магнитных головок записи и воспроизве­

с магнитными головками имеет и износостойкость голо­ вок. Объем стираемого материала сердечника в первом приближении пропорционален длине ленты, посредством которой производилось истирание. Коэффициент про­ порциональности, или коэффициент истирания, служит характеристической величиной для материала сердечника головки и типа магнитной ленты. Коэффициент истира­ ния пропорционален давлению ленты на головку и за­ висит от скорости движения ленты [42]. Коэффициент истирания определяется по объему истертого материала головки, приходящемуся на единицу длины магнитной ленты. Объем материала может быть найден по глубине

44

износа рабочей поверхности. Определив эти величины и зная скорость ленты в конкретном'аппараге, угол обхвата головки лентой, а также форму и размеры рабочей по­ верхности, можно затем рассчитать срок службы головки в часах. По данным специалистов [42], коэффициент истирания для головок из пермаллоя в 10—15 раз больше,

Для перемещения магнитной ленты в станках с систе­ мами ЧПУ служит лентопротяжный механизм, который подводит под магнитную головку заданный участок маг­ нитной ленты. Лентопротяжный механизм должен иметь стабильную скорость перемещения ленты. Точность под­ держания заданной скорости ленты определяется условием работы станков и она не должна выходить за предел ±5% . В лентопротяжном механизме необходимо обеспечить малую инерционность ленты при разгоне и торможении (остановке). Должны быть сведены к минимуму все напря­ жения, возникающие при разгоне, остановке, передвиже­ нии, хранении ленты на устройстве и вне его, при уста­ новке на устройство и съеме, для того, чтобы они не при­ водили к повреждению ленты или ухудшению качества записанных сигналов. Устройство должно обеспечивать точность протягивания, т. е. точнее направление магнит­ ной ленты на всем тракте лентопротяжного механизма без перекосов и повреждений краев. Повреждение краев ленты — основная причина ее обрывов. Лентопротяжный механизм должен обеспечивать минимум вибрации ленты и надежный контакт между лентой и магнитной головкой. Наиболее широкое применение в станках с ЧПУ нашли лентопротяжные механизмы с двумя катушками; с одной из них лента сматывается, а на другую наматывается.

Рассмотрим лентопротяжный механизм с нерегулируе­ мой скоростью протягивания ленты шириной 35 мм, при­ меняемый в станках с ЧПУ импульсной системы.

Упрощенная кинематическая схема лентопротяжного механизма приведена на рис. 18. Рулон магнитной ленты 2 опирается на ограничители 1. Во время работы магнит­ ная лента 6 перематывается с одной катушки 3 на другую. Катушки установлены на валах 4 и 5 электродвигателей

45

Рис. 18. Схема лентопротяжного механизма

типа ДПА-010/5-4М, которые являются асинхронными конденсаторными двигателями. Оба двигателя снабжены ленточными тормозами, которые управляются электро­ магнитом. При работе устройства в режиме воспроизве­ дения программы магнитная лента с постоянной скоростью движется относительно магнитной головки 13\ ее пере­ мещение осуществляется ведущим валом 10, снабженным маховиком 9, и прижимным роликом 14, который также управляется электромагнитом. В качестве ведущего дви­ гателя 7 используется асинхронный двигатель ДВА-4У (п = 695 об/мин), который через фрикционную передачу 8 вращает ведущий вал 10.

В режиме воспроизведения магнитная лента, с целью уменьшения воздушного зазора, прижимается к магнит­ ной головке колодкой 11, управляемой с помощью рыча­ гов 12 электромагнитом прижимного ролика. В этом ре­ жиме лента сматывается с левой катушки 3 и левый дви­ гатель 4 при этом работает как электрический тормоз, обеспечивая необходимое натяжение ленты, правый вал двигателя осуществляет намотку ленты с необходимой плотностью на правую катушку. Крутящие моменты на валах двигателей 4 и 5 и, следовательно, величину натя­ жения ленты регулируют изменением напряжения на

клеммах двигателей.

*

46

Обратная перемотка магнитной ленты производится на повышенной скорости левым валом двигателя, правый вал двигателя в этом режиме притормаживает ленту, при этом ведущий двигатель 7 отключается, а прижимной ролик 14, рычаг 12 и колодка 11 отводятся от ленты пру­ жиной. Одновременно рычаг 12 автоматически отводит ленту от магнитной головки и этим снижает истирание ее. При ускоренной перемотке «вперед» намотку осуще­ ствляет правый вал, а левый вал является тормозом.

Рассмотрим работу отдельных узлов лентопротяжного механизма и выясним причину возникновения при этом погрешностей и неисправностей. Наиболее распространен­ ной конструкцией ведущего узла этого механизма явля­ ется схема, состоящая из прижимного обрезиненного ролика и вала соединенного с двигателем непосредственно или через трансмиссию. Лента прижимается к валу сво­ бодно вращающимся обрезиненным прижимным роликом, который имеет ширину несколько большую, чем ширина магнитной ленты. В этом случае, так как сцепление ленты с резиной больше, чем с металлом, вращение передается от вала к прижимному ролику, а уже последний ведет за собой ленту. Поэтому точное значение скорости движе­ ния ленты может быть несколько больше окружной ско­ рости ведущего вала и зависит это превышение от толщины магнитной ленты. Такая конструкция узла ведущего вала наиболее простая, но имеет ряд существенных недо­ статков. Любые периодические колебания скорости дви­ гателя и его вибрации с частотами, кратными частоте пи­ тающей сети, непосредственно передаются ленте, вызы­ вая соответствующие колебания ее скорости. Эксцентри­ ситет ведущих валов и прижимных роликов порождает неравномерность окружной скорости вала и неоднород­ ность тягового усилия, а следовательно, и неравномер­ ность протягивания и натяжения ленты.

Для того чтобы исключить проскальзывание ленты,

ее надо прижимать к ведущему валу достаточно сильно

сбольшим углом обхвата, а это приводит к сминанию ре­ зины и быстрому износу прижимного ролика. Изменения скорости при этом станут случайными или будут повто­ ряться циклически за каждый оборот ведущего вала; появится переменная нагрузка на валу двигателя, кото­ рая будет иметь место на разных участках магнитной ленты, а это скажется на считывании информации. При­ менение резины на прижимном ролике которая в процессе

47

эксплуатации стареет и теряет свои упругие качества, приводит к тому, что при протягивании ленты могут произойти ее деформация или обрывы.

Колебания мгновенного значения скорости выража­ ются прежде всего во временном отклонении считывае­ мых сигналов, записанных с постоянной, заранее извест­ ной частотой на магнитную дорожку. Смещение сигналов вызывает изменение считываемых сигналов по амплитуде и фазе относительно сигналов, приходящих от станка, что особенно сказывается на работе фазовых систем ЧПУ.

Намотка ленты на приемные катушки в лентопротяж­ ном механизме с подтормаживанием обеспечивается уста­ новкой в подающем и приемном узлах отдельных дви­ гателей, число оборотов которых может автоматически изменяться в широких пределах. Для того чтобы натяже­ ние ленты сохранялось постоянным, требуется гипербо­ лическая скоростная характеристика двигателя; так как на практике ее обычно нельзя достичь, приходится исполь­ зовать специальные двигатели с применением особой элек­ трической схемы.

Двигатель приемного узла должен быстро запускаться, чтобы при включении механизма не возникала петля ленты. При ускоренной перемотке на двигатель соответ­ ствующего узла подают полное напряжение, а на двига­

в сторону, противоположную направлению сматывания ленты.

Важной задачей при эксплуатации подающего и при­ емного узлов является сохранение создаваемого ими натяжения вдоль всей длины магнитной ленты. Неравно­ мерное натяжение ленты создает неравномерную нагрузку на ведущем валу и приводит к нестабильной скорости протягивания. Все это в конечном счете приводит к нена­ дежному воспроизведению программы, записанной на магнитной ленте.

Так как линию рабочих зазоров магнитных головок устанавливают перпендикулярно направлению движения ленты, то любая линия на ленте, перпендикулярная од­ ному из краев ленты принятому за базовый, должна быть строго параллельна линии зазоров магнитной головки. Однако из-за неточности изготовления магнитных голо­ вок, подложек и установки их возникает непараллель-

48

ность между условной линией на ленте и линией рабочих зазоров головки. При этом пепараллельность будет раз­ личной па различных лентопротяжных механизмах. Опи­ санное явление называют перекосом ленты. При много­ дорожечной записи различают статический и динамиче­ ский перекосы. Причиной динамического перекоса может быть колебание размеров ленты по ширине. Статический перекос обусловлен неправильной установкой направляю­ щих роликов и стоек. При перекосах ленты характер де­ фекта имеет такой же вид, как при колебаниях мгновен­ ного значения скорости движения магнитной ленты.

При эксцентриситетах направляющих роликов и обвод­ ных стоек возникает продольная вибрация ленты, а экс­ центриситет катушек приводит к вибрации ограничителей ленты и неравномерности намотки ее на катушки.

При остановке ленты, во избежание набегания петель, запутывания и обрыва ленты необходимо тормозить только тот приемный или подающий узел, с которого сматывалась лента. В лентопротяжных механизмах ЧПУ для быстрого останова подматывающего и приемного узлов применены ленточные тормоза, которые установлены на маховиках двигателей подматывающего и приемного узлов. Основным недостатком применяемых тормозов является то, что они быстро загрязняются и не обеспечи­ вают четкого торможения, так как прижим ленты к махо­ вику двигателя осуществляется пружиной. За счет ста­ рения пружины ее сила уменьшается, а при загрязнении силу прижима ленточного тормоза необходимо увеличить.

В лентопротяжных механизмах систем ЧПУ имеют место и высокочастотные колебания магнитной ленты относительно головки, которые возникают из-за зерни­ стости структуры магнитной ленты и трения ее о магнит­ ную головку и другие неподвижные элементы механизма.

Низкочастотные колебания ленты в лентопротяжном механизме возникают из-за того, что для привода прижим­ ного ролика применяют электромагниты переменного тока. Переменная составляющая электромагнита переда­ ется через систему рычагов на прижимной ролик, который передает эти колебания ленте, что вызывает ее детонацию при протягивании.

Нередко для обеспечения качественного прилегания магнитной ленты к головке применяют прижимные колодки на станках с ЧПУ типа 6Н13-ГЭ2, ГФ-770 и ФП-4 с систе­ мами управления типа ПРС-ЗК и «Контур-4МИ» приме-

49