Устройство для программной закалки длинномерных изделий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАШНОЙ ЗАКАЛКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащее подъемный механизм, импульсный датчик перемещения, счетчик импуль сов, прогре1ммвый блок частоты, реверсивный счетчик, регулятор скорости , соединенный с подъемным механизмом , причем выход подъемного механизма через импульсный датчик перемещения соединен с первЁ м входом счетчика импульсов и с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирукяций вход которого подсоединен к выходу программного блока частоты, . первый вход программного блока частоты соединен с первым выходом счет чика 1импульсов, а выход реверсивного счетчика подсоединен к входу регулятора скорости, отличающ е е с я тем, что, с Ц9лью повышения качества закалки изделий сложной конфигурации, в него введены счетчик дотяжкй и блок времени, причем пер-, вый вход счетчика дотяжкй. соедасне1) с выходом импульсного датчику перемещения , второй вход - с з,торым акодом счетчика и шульсов, а третий вход подсое;1щнен к выходу блока времени, первый выход счетчика до-тяжки соединен с вторым входом программного блока частоты, а второй выход - с третьим входой программного блока частоты и с первым входом блока времени, выход которого соеди нен с четвертым входом программного блока частоты и с вторым входом счетчика импульсов, третий выход которого подсоединен к J входу реверсивного счетчика, а четвертый ; выход счетчика импульсов соединен | .с входом блока времени. j

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю (11) 3(59 С 21 D 11 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ i:

Н АВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 3505632/22-02 (22) 25.10.82 (46) 07 ° 12 ° 83. Вюл. 9 45 (72) Э.С. Заневский, Г.В. Кропачев, Т.С. Леготкина и Н.И. Лицын » (71) Пермский политехнический институт (53). 621. 785. 616 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 749918, кл. С 21 D 1/62 1979 °

:(54) (57) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОЙ

ЗАКАЛКИ ДЛИННОИЕРНЦХ ИЗДЕЛИЯ, содер- . жащее подъемный механизм, импульсный датчик перемещения, счетчик импульсов, программный блок частоты, рЕверсивный счетчик, регулятор скорости, соединейный с подъемным механизмом, причем выход подъемного механизма через импульсный датчик перемещения соединен с первым входом счетчика импульсов и с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подсоединен к выходу программного блока частоты, первый вход программного блока частоты соединен с первым выходом счетчика импульсов, а выход реверсивного счетчика подсоединен к входу регулятора скорости, о т.л н ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыше» ния качества закалки изделай сложной конФигурации, в него введены счетчик дотяжкн и блок времени, причем первый вход счетчика дотяжки.соединен с выходом импульсного датчика пере« мещения, второй вход — c эторым входом счетчика импульсов, а третий вход подсоедийен к выходу блока времени, первый выход счетчика дотяжки соединен с вторым входом программного блока частоты; а второй выход - с третьим входом прюграммно-® го блока частоты и с первым входом блока времени, выход которогО соеди" нен с четвертым входом программного блока частоты и с вторим входом счетчика импульсов, третий выход которого подсоединен к g -входу :Я реверсивного счетчика, а четвертый выход счетчика импульсов соединен (.с вторым Входом бЛока времени.

I гО5ЗО12

И зобретение относится к технике закалки длинномерных иэделий, напри. мер труб, валов переменных сечений в баке с жидкостью, и может быть ользовано в металлургическ мышленности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для программной закалки. В этом устройстве с целью получения необходимой степени закалки по высоте эакаливаемого изделия, имеюще- го переменную конусность,использованы импульсный датчик перемещения, сигнал которого через счетчик импульсов переключает программный блок частоты, кроме того выход импульсного датчика перемещения поступает на один из входов реверсивного счетчика, на второй вход которого поступает сигнал с программного бло- 20 ка частоты. Раэностный сигнал на выходе реверсивного счетчика управляет регулятором скорости. Регулятор скорости соединен с подъемным устройством,выход которого соединен с входом импульсного датчика перемещения.

Применение в этой схеме счетчика импульсов, на вход которого поступают сигналы с имПульсного датчика перемещения, а выходной сигнал счетчи30 ка импульсов управляет программным блоком частоты, позволило повысить точность поддержания заданного режима закалки за счет точного задания технологической программы извлечения изделий Ц .

Устройство позволяет качественно проводить закалку изделий, имеющих только конические участки. Если же иэделие содержит цилиндрические 40 участки, то при закалке их с помощью приведенного устройства получается недопустимая небднородность конструкционного материала изделий, а значит заниженные физико-механические ха- 45 рактеристики. Для получения нужных свойств цилиндрические участки иэделий необходимо извлекать с максимальной скоростью. Если и следующий участок тоже цилиндрический, то необходимо выдержать изделие некоторое время в эакалочной жидкости, а затем провести подъем следующего участка с максимальной скоростью. Так как длинномерные изделия имеют большую массу, то мгновенно остановить их на заданном уровне невозможно. Поэтому целесообразно при извлечении цилиндрического участка вначале вести подъем на максимальной скорости, затем резко изменить скорость в сторону уменьшения, после чего наложить механические тормоза на двигатель подъемной установки и выдержать изделие на этом уровне определенное время. 65

Такой алгоритм работы невозможно осуществить с помощью указанного устройства.

Целью изобретения является повышение качества закалки изделий сложной конфигурации.

Эта цель достигается тем, что в устройство для программной закалки длинномерных изделий, содержащее подъемный механизм, импульсный датчик перемещения, счетчик импульсов, программный блок частоты, реверсивный счетчик, регулятор скорости, соединенный с подъемным механизмом, причем выход подъемного механизма через импульсный датчик перемещения соединен с первым входом счетчика импульсов и с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подсоединен к выходу программного блока частоты, первый вход програм» много блока частоты соединен с первым выходом счетчика импульсов, а выход реверсивного счетчика подсоединен к входу регулятора скорости, введены счетчик дотяжки и блок времени, первый вход счетчика дотяжки соединен с выходом импульсного датчика пере-! мещения, второй вход — с вторым входом счетчика импульсов, а третий вход подключен к выходу блока времени, первый выход счетчика дотяжки соединен с вторым входом программного блока частоты, а второй выход — с третьим входом программного блока частоты и с первым входом блока вре,мени, выход которого соединен с четвертым входом программного блока частоты и с вторым входом счетчика импульсов, третий выход которого подсоединен к R -Входу реверсивного счетчика, а четвертый выход счетчика импульсов соединен с вторым входом блока времени.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для программной закалки длинномерных изделий; на фнг. 2 — структурная схема счетчика импульсов; на фиг.З вЂ” структурная схема программного блока частоты; . на фиг. 4 - структурная схема счетчика дотяжки; на фиг. 5 — структурная схема блока времени.

Устройство для программной закалки длинномерных изделий содержит подъемный механизм 1, импульсный датчик 2 перемещения, счетчик 3 импульсов, программный блок 4 частоты, реверсивный счетчик 5, регулятор 6 скорости„ счетчик 7 дотяжки, блок 8 времени.

Импульсный датчик 2 перемещения может быть, например,-индуктивным, работающим на срыве генерации при прохождении над магнитной системой датчика зубьев зубчатого колеса, связанного с валом двигателя подъемного механизма. Число зубьев колеса опре1059012 4 деляется требуемой точностью замера перемещийя.

Счетчик 3 импульсов (фиг.2) представляет собой две схемы И 9 и 10, систему реверсивных счетчиков 11 (схеьы ИЕ-6) с дешифраторами 12 (схема ИД-3) коммутатор 13, схемы

14 и 15 совпадения схемы И, схемы

16 и 17 суммирования .(схема ЙЛИ) триггер 12, набор ключей К, триггер

17 и 18 установки "0". 10

При включении питания с выдержкой времени срабатывает триггер 19, представляющий триггер Шмидта с большой емкостью на входе. При зарядке емкости до определенной величины 15 срабатыЬает триггер Шмидта и этот импульс является установочным для всех счетчиков и триггеров счетчика 3.

Вначале при опускании изделия счетчики 11 работают в режиме суммирования, который устанавливается при включении питания системы. Импульс с триггера 19 устанавливает счетчики 11 и триггер 18 в "0". При этом открывается схема 9, и импульсы датчика переьющейия.поступают на суммирующие входы счетчиков 11. Выходы счетчиков 11 соединены с соответствующими входами дешифраторов

12, выходы которых поступают в ком,мутатор 13. На схемах 14 совпадения З0 набираются числа, соответствующие длине изделия. Число, набранное на схеме 14 крайней слева, соответству« ет полному погружению, разность чисел, набранных на соседних схемах З5

14 соответствует длине участка изделия с постоянной,конусностью или цилиндрического участка. При опускании иэделия все схемы 14, кроме крайней слева, закрыты,.уровнем "0" 40 с прямого выхода триггера 18, и только при приходе импульса по входу 2 срабатывает триггер 18, разрешается работа схем 14 крайней слева, а счетчики 11 переключаются на режим вычи- 45 тания, так как открывается схема 10, ". и закрывается схема 9. Импульс по входу A приходит иэ блока времени, который запускается при срабатывании схемы 14 крайней слева. Кроме того, при срабатывании триггера 18 появля- 50 ется импульс на выходе Б, который разрешает работу реверсивного счетчика 5.

Если длинномерное изделие содержит . цилиндрические участки, то включают- 55 ся ключи К, соответствующие порядковому, номеру цилиндрического участка и, следовательно, разрешается работа соответствующей схемы 15 совпадения.

Таким образом, на выходе схемы 60

17 суммирования появляются импульсы только в случае извлечения цилиндрического участка изделия. На выходе схемы 16 суммирования число импульсов соответствует числу участков длинномерного изделия как цилиндрических, так и с постоянной конусностью.

Программный блок 4 частоты (фиг.3) состоит иэ генератора 20, система счетчиков 21, делителя 22, дешифраторов 23, коммутаторов 24, триггера 25 установки "0", счетчики 26 участков, дешифратора 27 участков, схем 28,1, 28,3, 28,3 и 29 совпадения 1схема Й), триггеров 30 и 31, инверторов 32 и 33, схем 34 и 35 суммирования (схемы

ИЛИ) .

B коммутаторе 24 и -схемах 28,1 +„

+28,п совпадения набираются коэффициенты, на которые должна делиться частота генератора 20.

Импульсы с первого выхода счетчика импульсов поступают на вход 13 в счетчик 26 участков. При приходе первого импульса в счетчик участков появляется единичный уровень на первом выходе дешифратора 27. Однако схемы

28 (схеьы И) заперты еще и нулевым уровнем триггера, который переключится только при поступлении импульса по входу Г.

После переключения триггера разрешена работа первой схемы 28,1 совпадения, а все остальные схеьм 28 за перты, так как единичный сигнал только на первом выходе дешнфратора 27.

Если, например, на схеме 28,1 на- брано число 100, то на выходе схемы

34 ИЛИ появляется каждый сотый импульс, поступающий с генератора 20, т.е. частота генератора 20 делится на 100. Этот же импульс со схемы 34 сбрасывает счетчики 21 в "0".

При приходе второго импульса в счетчик. участков, появляется. единичный уровень на втором выходе дешифратора 27 и открывается вторая схема

28,2 совпадения. Частота генератора

20 делится на число, записанное в схеме 28,2.

Импульсы со схемы 34 поступают на триггер 31 и если разрешена работа триггера 31 уровнем с инвертора 32, то на выходе схемы 35 сумми рования появляется сигнал с определенной частотой следования импульсов.

При поступлении на вход Д единичного уровня со второго выхода счетчи ка дотяжки, инвентор 32 запрещает работу триггера 31.Открывается схема

29 совпадения, если по входу Е идет нулевой сигнал. На один из входов схемы 29 подается сигнал с низкой частотой следования импульсов, снимаемой с делителя 22. Значение частоты подбирается опытным путем, чтобы обеспечить точный останов иэделия на заданном уровне.

На выходе схем 29 и 35 появляется сигнал с частотой дотяжки, который продолжается до тех пор, пока на вход Е не придет единичный уровень

105901? со второго выхода счетчика дотяжки, который через ннвертор, 33 запретит работу схемы 29. С. выхода схемы 35 пойдет нулевая частота, вызывающая наложение механических тормозов.

При появлении нулевых уровней по входам Д и Е запрещается работа схемы 29 и разрешается работа триггера

32. Программный блок частоты выдает сигнал с требуемой на заданном участке частотой следования импульсов.

Счетчик 5 реверсинный, собранный, например на схемах ИЕ-6. На суммирующий вход счетчика поступают импульсы с программного блока 4 частоты и на вычитающий вход, — сигнал с импульсно-15 го датчика 2 перемещения. По установочному В -входу счетчик управляется счетчиком 3 импульсов.

Регулятор 6 состоит иэ нескольким тиристорных коммутаторов, при включе-20 нии каждого из них шунтируется та или иная часть сопротивления, включенного в роторную цепь двигателя. В зависимости от числа на выходе счетчика

5 включается определенный коммутатор.25

Счетчик 7 дотяжки (фиг.4) состоит из триггера 36 установки "0", схемы

37 суммирования (ИЛИ), RG -триггеров

38 и 39, схемы 40 совпадения, счетчика 41 дешифратора 4?.

Зо

Счетчик дотяжки работает только при извлечении цилиндрической части длинномерного изделия. Вначале этот участок вынимается с максимальной скоростью, а затем на определенной длине участка (длина рассчитывается аналитически ) скорость вытяжки резка, уменьшается, и через определенное время устанавливается нулевая скорость, что является сигналом на наложение механических тормозов. 40

С приходом на вход Ж сигнала со второго выхода счетчика 3 импульсов триггер 38 устайавливается в "1" и разрешает работу схемы 40 (схема И), и на вход счетчика 41 поступают импульсы с датчика 2 перемещения. При наборе счетчиком 41 определенного числа дешифратор устанавливает триг гер 39 в "1".

Таким образом, единичный уровень на выходе Ж с счетчика дотяжки поступает через определенное время по отношению к сигналу на выходе 34.

Сброс счетчика дотяжки производится по сигналу, поступаемому на вход Е с выхода блока времени.

Блок 8 времени (фиг.5) состоит из кварцевого генератора 43, делителя 44, схем 45, 46.1 и 46.2 совпадения, счетчика 47, иннентора 48, де- „60 шифратора 49, схем 50 - 52 суммирова-. ния (схемы ИЛИ) счетчика 53 интервалов, дешифратора 54 интервалов, коммутатора 55, триггера 56 установки

"0", RS -триггера 57. :65

Беэ входных сигналов схема 45 сонпадения закрыта и через инвертор 48 сбрасывается счетчик 47. При включении питания возбуждается кварцевый генератор 43 и на выходе делителя 44 появляется сигнал с частотой, равной

1 Гц. При поступлении импульса по входу И (импульс с выхода 4 блока 3) срабатывает триггер 57 и через схему

50 поянится сигнал на входе счетчика

53 интервалов. Разрешается работа схемы 45 сонпадения и счетчика 47, который начинает считать временной интервал. Кроме того, на первом выходе дешифратора 54 появляется единичный уровень, и открывается схема

46.1 совпадения.

В коммутаторе 55 и схемах 46.1, 46,2 совпадения набираются числа, соответствующие определенным временным интервалам (нремя, в течение ко" торого наложены механические тормоза). При наборе счетчиком 47 числа, записанного в схеме 46.1, появляется импульс на выходе схемы 52, который сбрасывает триггер 57 через схему 51 и кроме того, является выходным для блока времени. Этот сигнал поступает на вход 2 блока 3.

При сбросе триггера 57 запрещается работа схемы 45 и обнуляется счетчик 47.

Следующие единичные уровни поступают только по входу 1. При приходе сигнала появляется единичный уровень на втором выходе дешифратора 54, от крывается схема 46.2 совпадения. При наборе счетчиком 47 числа, записанного в схеме 46.2 появляется импульс на выходе схемы 52, который является импульсом сброса для счетчика дотяжки (блок 7) . При сбросе счетчика дотяжки на:входе 1 блока времени появляется нулевой уровень, запрещается работа схемы 45, и обнуляется счетчик 47 и т.д.

Устройство работает следующим образом.

Сборка длинномерных изделий, имеющих как цилиндрические, так и конические участки, устанавливается перед закалкой на некоторый, заранее определенный, уровень над эакалочным баком и включается питание всей системы. При этом все счетчики и триггеры н системе устанавливаются н нулевое состояние. Счетчик 3 импульсов включается на режим суммирования, работа реверсивного счетчика 5, счетчика 7 дотяжки и программного блока 4 частоты запрещена.

Далее нагретые иэделия опускаются в бак с жидкостью подъемным механизмом 1. Сигнал с импульсного датчика 2 перемещения поступает на суммирующий вход счетчика 3 импульсов.

Полное опускание изделий н бак фиксируется н счетчике 3. Подъемный ме1059012 8 ханизм 1 останавливается оператором и далее процесс извлечения ведется автоматически. После полного опускания на четвертом выходе блока 3 появляется сигнал и включается блок 8 времени. Отсчитав первую выдержку времени блок времени выдает сигнал, который переключает реверсивный счетчик 3 на режим вычитания, разрешает работу программного блока $ частоты и реверсивного счетчика 5 и счетчика

7 дотяжкн. .Программный блок 4 частоты выдает сигнал задания с частотой, соответствующей скорости извлечения изделия до уровня зеркала воды (обычно это f5 максимальная скорость) . С выхода блока 4 сигнал задания поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 5, а с выхода счетчика 5 — на вход регулятора б скорости управляю- 2О щего подъемным механизмом 1. Двигатель начинает -разгоняться и поднимеет сборку изделий. При подъеме сигнал с датчика 2 поступает на блок 3 и на вычитающий вход счетчика 5.

Число на выходе реверсивного счетчика 5 поступает на регулятор б и устанавливается заданная скорость подьема.

По мере извлечения сборки изделий иэ эакалочного бака в блоке 3 изменяется информация. В зависимости от- набранной программы, которая опре"деляет места изменения конусности на конических участках или места измене ния сечения на цилиндрических участ- З5 ках, реверсивный счетчик 3 выдает сигналы на переключение частоты задания блока 4, который, воздействуя на счетчик 5, а последйий на регулятор б, изменяет скорость подъема 40 сборки изделий.

При изменении текущей скорости, изменяется частота сигналов с датчика 2, поступающая на вычитающий вход реверсивного счетчика 5, и на выходе 45 счетчика 5 устанавливается число, определяющее новую скорость подъема.

Если же изделие имеет цилиндрические участки, то эти участки необходимо извлекать с максимальной скоростью (т.е., за минимально возможное время) а затем обеспечить точный останов в ! месте изменения сечения и выдержать иэделие в этом положении определенное время. При этом обеспечивается наилучшая структура конструкционного материала изделия. Минимальное время извлечения с точным остановом в нуж- ном месте можно получить следующим образом. Вначале извлечение изделия ведется с максимально возможной скоростью, а затем на определенной длине

:(длина рассчитывается аналитически с использованием теории оптимальных систем) снизить скорость до минимума скорость дотяжки) с последующим наложением механических тормозов.

Если, например, -й участок цилиндрический, то при задании про-, --. грамьая включается ключ. К ° . Извле1 чение участка начинается с макси-. мальной скоростью, а затем при наборе схемой 14 совпадения в блоке 3 определенного числа (записанного в программе) выдается сигнал на вклю-. чение счетчика 7 дотяжкн, который устанавливает нужную скорость задания в программном блоке 4 частоты..

При наборе счетчиком 7 дотяжки определенного числа включается нулевая скорость в блоке 4 и начинается отсчет выдержки времени в блоке 8 времени (выдержки времени также определяются программой). По истечении заданной выдержки времени блок 8 производит сброс счетчика 7 дотяжки, при этом в программном блоке 4 ус- танавливается сигнал задания, соответствующий скорости извлечения следующего участка иэделия.

Таким образом, счетчик дотяжки работает только при извлечении цилиндрических участков длинномерных иэделий. .Устройство для программной закалки длинномерных изделий .позволяет . осуществить более точное выполнение технологического режима закалки цилиндрических участков иэделий. Вцелом устройство позволяет осуществить закалку изделий со сложной конфигурацией, имеющих как конические, так и цилиндрические участки. Без применения счетчика дотяжки закалки длйнно- . мерных иэделий с цилиндрическими участками невозможна.

1059012

1059012

1059012

Составитель Г. Лызлов

Редактор Н.. Рогулич Техред Л.Пилипенко Корректор О. Билак

Заказ 9719/25 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного Комитета СССР по .делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/9

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4