Стержневая машина

 

Ю. П. Ледян, Д. М. Кукуй, И. А. Матлин и В. Г. Баса,. " "-, / .Ъ

I.

qq (Белорусский ордена Трудового Красного Зна ни политехнический инс ти тут ( (72) Авторы изобретения (7 I ) Заявитель (54) СТЕРЖНЕВАЯ МАШИНА

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в стержневых отделениях литейных цехов.

Известна стержневая машина для изготовления стержней, состоящая из станины, механизма дутья, стержневого ящи5 ка и устройства управления t 11.

Однако эта машина не позволяет изготавливать стержни из смесей холодно- <о го или горячего твердения, так как процесс затверцевания стержня должен осуществляться за нрецелами машины.

Наиболее близкой к предлагаемой является стержневая машина для изготовления стержней в нагреваемой оснастке, состоящая из станины, механизма дутья, стержневого ящика со встроенными нагревателями, устройства управления и ис- 20 полнительных механизмов. Обычно в сгереневом ящике устанавливается датчюс температуры, который соединен с прибором, обеспечивающим поддержание постоянной

2 температуры нагрева ящика. Процесс изготовления стержня осуществляется следующим образом. Стержневая смесь, находящаяся в емкости механизма дутья за ,счет энергии сжатого воздуха поступает в стержневой ящик предварительно нагретый до 260-300 С. Смесь выдержио вается в ящике в течение l5-60 с, после чего затвердевший стержень извлекается из ящика при его раскрытии. Все технологические операпии выполняются машиной по командам командоаппарата.

В основу работы устройства управления машиной положен noaausoaao-временной принцип управления. длительность выдержки стержня в ящике задается заранее на основании результатов предварительных испытаний, осуществляемых методом технологических проб . B nponecce asготовления длительность иахожденйя стержня в ящике практически не изменяется, тек как это требует сложных переналадок командоаппарата, входящего в состав устройства управления (Ц.

3 10039

Недостатком устройства является отсутствие обратной связи между изготавливаемым стержнем и устройством управления машиной, В связи с тем, что физикохимические свойства стержневых смесей, а также реакционная способность связующего материала колеблются в весьма широких пределах, оптимальная длительность твердения имеет разброс от стержня к стержню и отличается от действительной выдержке стержня в ящике. На практике длительностти выдержки твердения стержня возвышается. Делается это для того, чтобы, при снижении скорости твердения связуюшего уменьшить S брак. При этом понижается произво.дительность стержневой машины и снижаются физико-механические свойства стержня, так как передержка стержня в ящике приводит к частичной деструкции связую- М щего матерала под воздействием повышенной температуры.

Цель изобретения — повышение качества стержней и увеличение производительности стержневой машины.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления содержит измерительно-логический блок, вход которого связан с датчиком, а выход — с блоком 4 управления, причем измерительно-логический блок состоит из триггера общего пуска, выход которого через элемент И связан со входом одновибратора, а его выход через элемент ИЛИ соединен с первым 35 триггером цикла и сбросом счетчика с памятью, а другой вход элемента И также как и индикатор связан с выходомрегулируемого порогового элемента, вход которого связан с выходом датчика, установ- 4Е ленного в стержневом ящике, кроме того, разрешающий выход первого триггера цикла связан с входом генератора линейно-нарастающего напряжения, а через ключ и счетчик с задаваемым переменным45 коэффициентом деления - со входом счетчика с памятью, при этом упомянутый ключ связан с генератором импульсов, а запрещающий сигнал первого триггера цикла с шинами "Сброс счетчика с пере- и менным коэффициентом деления и генератора линейно-нарастающего напряжения, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с упомянутым датчиком, а выход — со входом Сброс первого триггера цикла и через второй элемент

ИЛИ со вторым триггером цикла, а другой

99 4 вход второго элемента ИЛИ связан через первый переключатель с выходом другого элемента И, на один вход которого поступает выходной сигнал первого элемента И, а на второй, соединенный с входом Сброс третьего триггера цикла пос4,1 тупает сигнал с первого выхода второго переключателя, причем второй выход упомянутого первого переключателя связан с другим входом первого элемента ИЛИ, кроме того, выход второго триггера цикла связан с ключом вход которого соединен с генератором импульсов, а выходсо входом счетчика времени, на выходе которого имеются две цепочки из дешифратора и одновибратора, выход первой из которых связан,со входом Сброс" реверсивного счетчика, а второй - с шиной "Занесение этого же счетчика, причем регистр этого реверсивного счетчика соединен с выходным регистром упомянутого счетчика с памятью, кроме того, выход счетчика времени через еще один дешифратор связан. с выходом третьего триггера цикла, разрешающий выход которого соединен со сбросом счетчика времени и.второго генератора линейно-нарас-— тающего напряжения, запрещающий выход— с его сбросом, выход второго генератора линейно-нарастающего напряжения пос тупает на первый вход второго элемента сравнения, на второй вход которого поступает сигнал датчика, установленного в стержневом ящике, а вход ключа, связанного с разрешающим выходом третьего триггера пуска связан с генератором импульсов, выход этого ключа связан вычитающим входом упомянутого реверсивного счетчика, причем выход второго элемента, сравнения соединен с первым входом второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом Заем" реверсивного счетчика, а второй выход соединен с входом Сброс триггера пуска и через усилитель " блокомуправления исполнительными механизмами.

На фиг. 1 представлена блок-схема управления стержневой машиной, на фиг. 2 — блок-схема измерительно-логического блока.

На фиг. 1 показан стержневой ящик l, в котором установлен датчик 2 электрофизических свойств смеси, соединенный с устройством 3 управления в состав которого входят измерительно-логический олок C и блок 5 управления исполнител ными механизмами. Выход датчыса 2 соединен с первым выходом измерительнологического блока 4, на второй вход

5 1003 этого блока поступает сигнал 6 начала цикла работы. Выход блока 5 соединен с входом блока 7 исполнительных механизмов 7, который обеспечивает открытие стержневого ящика 1 и извлечение гото. вого стержня. На фиг. 2 представлена блок-схема измерительно-логического блока, в состав которого входят следующие элементы. С выходом датчика 2 соединен.вход порогового элемента 8 с регулируемым порогом срабатывания. Элемент

8 имеет разрешающий выход, соединенный с индикатором 9 нормальной работы с

- одним из входов элемента совпадения И

10, и запрещающий выход, соединенный с блоком 5 управления исполнительными механизмами (не показав) .

Второй вход элемента И 10 соединен с выходом триггера 11 общего пуска, на вход которого поступает сигнал 6 на- чала цикла. Выход элемента И 10 сое.динен со входом формирователя 12 одиночного импульса и первым входом элемента И 13. Выход формирователя через

i элемент ИЛИ 14 связан как с триггером

15 пуска, так и с входом Сброс счетчика 16 с памятью, а разрешающий выход триггера 15 через элемент И 17 соединен с входом счетчика 18 с переменным

" коэффициентом деления (умножения), zpo3O ме того разрешающий выход триггера 15 связан с шиной Пуск генератора ЛЭ лнейно-нарастающего напряженпя. В то же время запрещающий выход этого же триг.гера 15 связан с шинами Сброс счэтчй-Ф M ка 18 и генератора 19. Коэффициент де=ления (умножения) счетчика 18 задается ручным задатчиком 20. Через другой вход элемента И 17 выход генератора

21 импульсов связан со входом счетчи- О ка 18, выход которого соединен со входом упомянутого счетчика с памятью 16, а выход генератора 19 линейно-нарастающего напряжения соединен с первым входом элемента 22 сравнения, второй вход 4$ которого соединен с выходом датчика 2.

Сигнал равенства входных напряжений элемента 22 поступает на "Сброс триггера 15 и на один из входов элемента

ИЛИ 23. Выход элемента И 13 поступа- SO ет либо на второй вход элемента ИЛИ 23, либо Фа второй вхоц элемента ИЛИ 14.

Это .опредепяется состоянием переключатели 24. Выход элемента ИЛИ 23 соединен с триггером 25 пуска, раэрешающяя выход которого связан. с элементом И

26, другой вход которого подключен к выходу генератора 21 импульсов, а вы999 э ход - к входу счетчика 27 времени. Для получения сигналов об истечении заданных интервалов времени к выходам счетчика

27 времени подключены цешифраторы 28 и 29, выход которых через формировате ли 30 и 31 импульсов соединены соответственно с шинами Сброс и Занесение реверсивного счетчика 32 импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом элемента И ЗЗ, входной ре . гистр соединен с выходным регистром счетчика 16. На фиг. 2 показан усилитель 34, выход которого соединен с блоком 5. Другой выход счетчика 27 времени через соответствующий дешифратор

35 соединен с триггером 36 пуска, разрешающий выход которого соединен с шиной Сброс счетчика 27 времени, со входом Сброс" триггера 25, с шиной

"Пуск генератора 37 линейно-нарастающего напряжения и входом элемента

И 33. Запрещающий триггер 36 связан с входом Сброс генератора 37, выход которого поступает на первый вход eire. мента 38 сравнения второй вход которого

I соединен с выходом датчика 2, а выход —, с первым входом переключателя 39, второй вход которого соединен с выходом, переноса при вычитании (заем) счетчика 32, а один иэ выходов переключателя. . 39 соединен с входом "Сброс триггера .11 и усилителем 34, второй выход этого переключателя 39 - с входом Сброс триггера 36 и вторым входом элемента

И 13, Стержневая машина работает следующим образом е

По команде блока 5 управления исполнительными механизмами (фиг. 1) закрывается стержневой ящик и происходит заполнение его стержневой смесью. Одновременно с этим сигнал . 6 поступает на вход иэмерительио логического блока 3, вызывая срабатйвание триггера 3.1 и сброс схемы. B связи с тем, что связукицие вещества, используемые для изготовлений стержней в нагреваемой ос-. настке, обладают электрической проводимостью, смесь, заполняющая стержневой. ящик, является электропроводкой. В силу-. этого датчик 2 начинает вырабатывать электрический сигнал, пропорциональный электрической проводимости стержневой смеси. Величина электропровоцностн смеси эавясиг or содержания в ней связующего вещества и равномерности его ðàñïðeäåëåния по поверхности зерен, поэтому по значению исходной электропроводности

7 1003 можно судить о последукяцих прочностных. и технологических свойствах готового стержня. Если электропроводность смеси ниже предельно допустимого значения, то изготовленный из такой смеси стер5 жень не обеспечивает требуемых свойств.

t5 сcл уча еe,, еeсcл и сcи гнHа л, поступающий с датчика 2 не ниже предельно допустимого значения, срабатывает пороговый элемент 8, на что указывает индикатор

9. Порог срабатывания элемента 8 выбирается заранее таким образом, чтобы исключить срабатывание элемента 8 при пустом стержневом ящике или в случае заполнения его некондиционной стержневой смесью (плохо перемешанной в смесителе, высохшей и т. д.). В этом случае запрещающий сигнал элемента 8 используется для соответствующей сигнализации, означающей, что заполняющая стержневой ящик смесь не годится для изготов ления данного стержня (на фиг. 2 сигнализация не показана).

При срабатывании элемента 8 сигнал с его выхода поступает на один вход о элемента И 10, на другой вход которого поступает сигнал триггера 11, Таки образом, на входе элемента И 10 сигнал будет лишь после срабатывания триггера ЗЕ

11 по сигналу "Пуск и срабатывания элемента 8. Появление сигнала на входе элемента 10 запускает формирователь

L2, который выбирает одиночный импульс, пбступаюший через элемент ИЛИ 14 на вход триггера 15 и вызывающий сброс в исходное нулевое состояние счетчика 16 Срабатывание триггера 15 снимает сигнал сброса со счетчика 18 с переменным коэффициентом пересчета и 46 генератора 19 линейно-нарастающего напряжения, одновременно с этим открывается ключ, роль которого играет элемент

И 17. На первый вход этого элемента постоянно поступают импульсы работаю- 4s щего генератора 21, а.на его выход импульсы могут пройти лишь после срабатывания триггера 15. Через ключ 17 импульсы генератора 21 поступают на счетчик 18, причем: на выходе этого сче гчика соединенном со вхоФ дом другого счетчика 16 с памятью число импульсов будет отличаться от количества поступающих импульсов.

Коэффициент пересчета вручную до начала работы задается с помощью задатчика 20, При этом учитываются следующие соображения, 999 8

По мере твердения связующего ма1 териала его электрическая проводимость уменьшается и достигает своего минимального значения в момент времени, соответ.ствующий полному загвердеванию связующего, а следовательно, и смеси. Однако при изготовлении крупных стержней, их необходимо извлекать из стержневого ящика до полного эагвердевания связующего, так как дозатвердевание в этом случае происходит за счет тепла, аккумулированного стержнем, после извлечения его из ящика. B этом случае стержень надо извлекать не при достижении минимальной электропроводности, а в момент времени, когда электропроводность смеси будет составлять какой-либо процент от первоначальной, например 10%. Эта величина определяется опытным путем и задается в виде коэффициента пересчета при помощи задатчика 20.

Таким образом, на вход счетчика 16 поступают и запоминаются импульсы, количество которых зависит от задатчика

20. Одновременно с открытием ключа

l7 сигнал разрешения поступает на генератор 19 линейно-нарастающего напряжения. В качестве такого генератора можно использовать, например, простейшую Сцепочку с достаточно большим конденсатором, на вход которой подавать с момента Пуск" импульсы того же генератора

2l. Тогда потенциал на электродах конденсатора будет нарастать по мере накопления зарядов, т. е. пропорционально числу импульсов.

Выход генератора 19 подают на первый вход элемента 22 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал с датчика 2. Таким образом, на входах элемента 22 (в качестве такого элемента можно испольэовать операционный или дифференциальный усилитель) постоянно сравнивается напряжение, пропорциональное электрической проводимости стержневой смеси, и напряжение, линейно-нарастающее во время, начиная от момента срабатывания триггера 15. При достижении равенства этих напряжений элемент 22 срабатывает, вызывая сброс в исходное состояние триггера 15, а значит при этом закрывается ключ 17, прекращая подачу импульсов через счетчик 16, на вход счетчика 18 и элемента 19 поступает сигнал сброса в исходное состояние.

В момент остановки счетчик 16 запоминает число, соответствующее исходной проводимости стержневой смеси с

9 1003999 10 первоначального. В этом режиме вновь измеренное значение проводимости больше предварительно измеренного, умноженного на коэффициент пересчета, друг.ими словами число, хранимое в счетчике 16 и заносимое в счетчик 32 меньше числа, до которого может досчитать счетчик 32 от момента срабатывания триггера 36 до момента срабатывания элемента 38 сравнения. В этом случае сигнал Заем появится раньше, чем сработает элемент

38 и через переключатель 39, элемент

И 13, переключатель 24, элемент 23 взведет триггер 25, что вновь запустит счетчик 27, одновременно этот же сигнал

Заем сбросит триггер 36 и т. д. как было указано, повторится цикл измерения. циклы будут повторятся до rex пор, пока проводимость смеси не снизится до величины, при которой раньше сработает элемент 38 сравнения. Сигнал элемента

38 через переключатель 39 пройдет на

"Сброс" триггера 11 и через усилитель

34 подаст команду на блок 5, который обеспечит открытие стержневого ящика 1 и извлечение готового стержня.

Таким образом, измерительно-логический блок при изготовлении крупных и средних стержней осуществляет измерение исходной электрической проводимости стержневой смеси и записывает ее величину в память с учетом коэффициента пересчета. Коэффициент пересчета определяется опытным пут м в зависимости от величины диапазона изменения электрической проводимости, габаритов и .конфигурации стержня с учетом последующего затвердевания связующего за счет аккумулированного тепла.

Через определенные интервалы времени измерительно логический блок измеряет текущее значение электропроводимости и сравнивает его с первоначальньву.

B момент достижения заданного уровня проводимости измерительно-логический блок 4 дает команду блоку 5 управления исполнительными механизмами и осуществляется извлечение готового стержня. При работе блока 4 s таком режиме в течение всего цикла в его памяти coxpwsrerся первоначальное значение электропроводнасти, которое сбрасывается только после завершения цикла. изготовления стержня. учетом коэффициента пересчета, заданного эадатчиком 20. Этот процесс измерения исходной электропроводности длится обычно доли секунды, и з а время измерения исходная проводимость смеси практически не изменяется.

Срабатывание элемента 22 одновременно со сбросом триггера 15 вызывает через элемент ИЛИ 23 срабатывание триггера 25, что в свою очередь, откры- 0 вает ключ 26 (аналогичный ключу 17), при этом начинает работать счетчик 27 времени. Счетчик вначале отсчитывает. необходимую паузу, величина которой выбирается при настройке счетчика, исходя из необходимой точности измерения момента открытия стержневого ящика. Если, например, процесс твердения стержня длится 2-2,5 мин, можно выбирать паузу между смежными измерениями парамет- 20 .ров 1-,2 с. Если же твердение протекает быстрее (20-20 с) можно повысить точность регистрации момента открытия ящика 1, сократив величину паузы до десятых долей секунды. 2$

Окончание паузы фиксируется с помощью дешифратора 28, сигнал которого запускает формирователь 30 импульса и сбрасывает в нулевое состояние реверсивный счетчик 32. После этого сраба- 30 тывает цепочка из дешифратора 20 и формирователя 31, по сигналу которого состояние выходного регис тра счетчика

16 заносится в реверсивный счетчик 32, затем срабатывает дешифратор 35 на

3$ выходе счетчика 27, срабатывает соединенный с ним триггер 36, сигнал которого сбрасывает в исходное состояние триггер 25 и счетчик 27. Одновременно сигнал триггера 36 открывает ключ 33 и включает генератор 37 линейно«нарастающего напряжения 37, который совмест-но с элементом 38 сравнения выполняет цикл измеренйя нового значения электрической порводимости смеси аналогично элементам 19 и 22.

Однако в этом случае импульсы генератора 21 через ключ 33 поступают на вычитающий вход счетчика 32. При этом в зависимости от режима работы и поло ения переключателей 24 и 39 возможны следующие ситуации.

Первый режим соответствует положа нию переключателей, показанному на фиг. 2.

При этом команда на открытие стер- И жневого ящика 1 будет дана тогда, когана измеряемое значение контролируемого параметра станет равным заданной части

При изготовлении наибольших стержней с низкой теплоаккумулирующей способностью их извлечение из стержневого ящика необходимо осуществлять в момент

11 1ОО39 времени, соответствующий минимальной электропроводности. В этом случае переключатели 24 и 39 следует перевести в другое по сравнению с показанным на фиг. 2 положением. При атем выход эле- s мента И 13 соединится с входом элемента 14, выход элемента 38 сравнения соединится с входом элемента 13 и шиной

"Сброс" триггера 36 выход Заем" соединится с шиной "Сброс" триггера 11 и <0 усилителем 34. С помощью эадатчика

20 в этом режиме можно задать срабатывание блока 4 в момент, когда скорость снижения электропроводимости достигнет заданной. Ждать полного совпадения зна- чений параметров смеси ттри двух смежных измерениях практически нецелесообразно, достаточно того, что скорость затвердевания стала небольшой. B этом режиме при первом измерении значение параметра смеси и заносится в счетчик 16, затем это значение переписывается в регистр счетчика 32, после чего счетчик 32 начинает вычитать по .единице из записанного в нем числа. В начале процесса скорость эатверденивания высока и вновь измеренное значение параметра меньше предыдущего,, а значит элемент 38 сравнения срабатывает раньше счетчика 32. При этом сигнал элемента 38 через переключатель 39 и 30, элемент 13, переключатель 24 и элемент

14 вызовет сброс счетчика 16 и запись в его регистр нового значения параметра, далее повторится цикл работы счетчика

3É. Циклы буцут повторяться пока скорость изменения параметра не снизится на.столько, что первым сработает счетчик

32, чей сигнал остановит работу, вызвав извлечение готового стержня.

Предлагаемая стержневая машина мо-. ф жет быть использована не только для изготовления стержней в нагреваемой осиастке, но и для стержней иэ ХТ(и отверждаемых газообразными катализаторами. 45

В качестве контролируемых параметров предлагаемое устройство позволяет исполь зовать не только электрическую проводимость, но и ЭДС, возникающую при контакте стержневой смеси с электродами или какие-либо другие электрофизические параметры, величина которых изменяется

;в процессе затвердевания связующего материала.

Формула изобретения

Стержневая машина, состоящая из станины, механизма дутья, стержневого ящика с установленным s нем датчиком, устройства управления и исполнительных

99 12 механизмов,отличающаяся тем, что, с целью повышения качества стержней и увеличения производительности, устройство управления содержит иэмерительно-логический блок, вход которого связан с датчиком, а выход — с блоком управления, причем измерительно-логический блок состоит иэ триггера общего пуска, выход которого через элемент И связан со входом одновибратора, а его выход через элемент ИЛИ соединен с первым триггером цикла и сбросом счетчика с памятью а другой вход элемента И также, как и индикатор связан с выходом регулируемого порогового элемента, вход которого связан с выходом датчика, установленного в стержневом ящике, кроме того, разрешающий выход первого триггера цикла связан с входом генератора линейно-нарастающего напряжения, а через ключ и счетчик с задаваемым переменным коэффициентом деления - со входом счетчика с памятью, при этом упомянутый ключ связан с генератором импульсов, а запрещаюший1 сигнал первого триггера цикла с шинами

"Сброс" счетчика с переменным коэффициентом деления и генератора линейнонарастающего напряжения, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с упомянутым датчиком, а выход — со входом "Сброс" первого триггера цикла и через второй элемент ИЛИ со вторым триггером цикла, а другой вход второго элемента ИЛИ связан через первый переключатель с выходом другого элемента И, на один вход которого поступает выходной сигнал первого элемента И, а на второй, соединенный с входом "Сброс" третьего триггера цикла поступает сигнал с первого выхода второго переключателя, причем второй выход упомянутого первого переключателя связан с другим входом первого элемента ИЛИ, кроме того, выход второго триггера цикла связан с ключом, вход которого соединен с генератором импульсов, а выход — со входом счетчика времени, на выходе которого имеются две цепочки из дешифратора и одновибратора, выход первой из которых связан со входом Сброс" реверсивного счетчика а второй - с шиной "Занесение этого же счетчика, причем регистр этого реверсивного счетчика соединен с выходным регистром упомянутого счетчика с памятью, кроме того, выход счетчика времени через erne один дешифратор связан с выходом третьего триггера цикла, разрешающий выход которого соединен со сбросом

l3 1003999 14 счетчика времени и второго триггера входом переключателя, второй вход котоцикла, входом ключа и второго генератора рого соединен с выходом Заем ревер-. линейно-нарастающего напряжения, а зап- сивного счетчика, а второй выход соедирещеющий выход - с его сбросом, выход нен с входом Сброс триггера пуска и второго генератора линейно-нарастающего через усилитеаь с блоком управления иснапряжения поступает на первый вход второ- полнительными механизмами. го элемента сравнения, на второй вход кото- Источники информапии, рого поступает сигнал цатчнка, установлен- принятые во внимание при экспертизе ного в стержневом ящике, а вхоц ключа, свя- 1. Матвиенко И. В., Тарский B. Л. занного с разрешающим выходом третьего 30 Оборудование литейных цехов, Машино- триггера пуска связан с генератором им- строение", 1976, с. 139-142. пульсов, выход этого ключе связан с вычитающим входом упомянутого реверсив- 2. Вайгеров И. Б. Машины и автоматиного счетчика, причем выход второго зация литейного производства, Минск, элемента сравнения соединен с первым . 1969, с. 273 274.

1003999

Составитель A. Абросимов

Редактор И. Касарда Техред А,Бабннец Корректор Г. Orap

Заказ 1659I12 Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ЖЗ5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент г. Ужгород, Ул. Проектная, 4