Способ контроля удаления детали из рабочей зоны пресса и устройство для его осуществления (его варианты)

 

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов при штамповке и позволяет осуществить достоверный контроль удаления, детали из рабочей зоны пресса , который обеспечивается предложенным способом контроля, заключающимся в последовательном сравнении сигналов, несущих информацию о состоянии магнитного поля до момента появления детали в зоне контроля и после него, и выделении разностного сигнала. Предложено три варианта устройства для реализации данного способа контроля, содержащих электрически соединенные генератор переменного тока, электромагнитный датчик , сумматор, фазочувствительный демодулятор, пороговый элемент, датчик положения ползуна пресса,управляемый делитель напряжения и блок запоминания. В зависимости от технологических требований, предъявляемых S к устройству для реализации предложенного , способа контроля, предлага (О ется электромагнитный датчик выполнять по одному из трех вариантов, в зависимости от чего конкретная функциональная схема устройства может включать дополнительно преобразоваL тели напряжения и тока или фазосдви (С ганщий блок. 4 с,п. ф-лы, 4 ил. ot СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

) 1,/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A BTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3862947/25-27 (22) 06 ° 03.85 (46) 15.12,86. Бюл, М 46 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро аналитического приборостроения и Гомельский политехнический институт (72) Н.В.Сыров, Е.Г,Абаринов, В.А,Карпов и А.M.Êàðïoâà (53) 621.771.3:621,97(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 735348, кл. В 21 В 37/00, 1980. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ УДАЛЕНИЯ ДЕТАЛИ ИЗ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПРЕССА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО

ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов при штамповке и позволяет осуществить достоверный контроль удаления. детали из рабочей эоны пресса, который обеспечивается предложенным способом контроля, заключающимся в последовательном сравнении

Л0„„1276525 А 1 (59 4 В 30 В 15/30, В 21 В 37/00 сигналов, несущих информацию о состоянии магнитного поля до момента появления детали в зоне контроля и после него, и выделении разностного сигнала. Предложено три варианта устройства для реализации данного способа контроля, содержащих электрически соединенные генератор переменного тока, электромагнитный датчик, сумматор, фаэочувствительный демодулятор, пороговый элемент, датчик положения ползуна пресса, управ- ляемый делитель напряжения и блок запоминания. В зависимости от технологических требований, предъявляемых к устройству для реализации предложенного.способа контроля, предлагается электромагнитный датчик выполнять по одному из трех вариантов, в зависимости от чего конкретная функциональная схема устройства может включать дополнительно преобразователи напряжения и тока или фазосдвигающий блок. 4 с.п. ф-лы, 4 ил.

276525 Х

5 !

О

4 1

Изобретение относится к средствам автоматизации холодноштамповочных работ и может быть использовано ,цля контроля удаления деталей из рабочей зоны пресса, для предотвращения поломки штампа и вынужденного простоя оборудования. Основная область применения — автоматизация тех нологических процессов при штамповке °

Целью изобретения является повышение надежности Контроля при одновременном его упрощении путем получения более достоверного полезного сигнала, На фиг. 1 изображено изменение положения ползуна пресса в функции времени и интервалы времени Т. и

Т„ (фиг ° l ), а также временная

Неон диаграмма выходноro сигнала Ц„„;, датчика положения полэуна пресса (фиг ° 1 ); на фиг. 2 — функциональная схема первого варианта устройства для осуществления предложенного способа (фиг. 2 ) и векторная диаграмма, поясняющая его работу устрой ства (фиг. 2 ); на фиг. Зс — функциональная схема второго варианта устройства, осуществляющего предложенный способ; на фиг. 38- z — вектор ные диаграммы, поясняющие работу устройства. : интервал времени интервал времени Т, и попадании детали в первую обмотку возбуждения, интервал времени Т и попадании огас детали во вторую обмотку возбуждения соответственно; на фиг. 4 - 6 — функциональная. схема третьего варианта устройства, осуществляющего предложенный способ, векторные диаграммы, поясняющие работу устройства для интервала. времени Т„ и для интервала времени Т соответственно. омс

Устройство (первый вариант,фиг,2. содержит генератор 1, электромагнит ный датчик 2, последовательно соединенные усилитель 3 переменного напряжения, фаэочувствительный демодулятор 4 и,пороговый элемент 5,,цатчик 6 положения ползуна пресса, блок

7 запоминания, управляемый делитель

8 напряжения, сумматор 9, фазосцвигающий блок 10, преобразователь напряжение-ток 11, выход которого че.рез электромагнитный датчик 2 соединен с одним из входов сумматора

9, другой вход которого соединен с выходом управляемого делителя 8 напряжения. Выход сумматора 9 Через усилитель 3 переменного напряжения соединен с одним из входов фазочувствительного демодулятора. 4, выход которого соединен с входом блока 7 запоминания и порогового элемента 5, Выход блока 7 запоминания соединен с управляющим входом управляемого делителя 8 напряжения, второй вход которого соединен с выходом фазосдвигающего блока 10. Выход генератора 1 соединен с входом преобразователя ток-напряжение ll и с входом фазосдвигающего блока 10, выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного демодулятора 4 °

Выход датчика 6 положения полэуна пресса соединен с управляющим входом блока 7 запоминания.

Устройство (второй вариант,фиг.3) содержит генератор l, электромагнитный датчик 2, последовательно соединенные усилитель 3 переменного напряжения, фазочувствительный демоду" лятор 4 и пороговый элемент 5, датчик 6 положения ползуна пресса, выход которого соединен с управляющим входом блока 7 запоминания, Выход блока 7 запоминания соединен с управляющим входом управляемого делителя

8 напряжения„ выход которого соединен с одним из входов сумматора 9, другой вход которого соединен с выходом одного из преобразователей токнапряжение 12, а выход сумматора через усилитель 3 переменного напряжения соединен с входом демодулятора

4. Выход другого преобразователя токнапряжение !3 соединен с вторым входом управляемого делителя 8 напряжения, а выход генератора 1 соединен с вторым входом фазачувствительного демодулятора 4 и с входом электромагнитного датчика 2, выходы которого соединены с входами первого и второго преобразователей ток-напряжение 12 и 13.

Устройство (третий вариант,фиг.4) содержит генератор 1, выход которог о соединен с входом электромагнитного датчика 2, последовательно соединенные усилитель 3 переменного напряжения, фаэочувствительный демодулятор 4 и пороговый элемент 5, датчик 6 положения ползуна пресса, выход которого соединен с управляющим входом блока 7 запоминания ° Выход последнего соединен с управляющим входом управляемого делителя 8 напряжения, выход которого соединен с одОперация образования разностного сигнала, из которого выделяется информация о попадании детали в зону контроля, осуществляется следующим. образом.

Информацию о том, ожидается ли попадание детали в зону контроля, несет положение ползуна пресса. Ilo1 явление детали ожидается с момента времени, когда ползун пресса находится в нижнем положении, и длится в течение времени Т необходимого

35 для пролета детали в струе сжатого воздуха от места штамповки до зоны контроля (при этом ползун движется в верхнее положение, фиг. 1а).

Величина сигнала, получаемого на

40 сигнальной обмотке во время перед ожидаемым попаданием детали в зону контроля (фиг ° Ia ), запоминается, например, при помощи управляемого делителя напряжения и вычитается, на-пример, при помощи сумматора из сигнала, получаемого на сигнальной об— мотке во время Т В результате веолГ личина разностного сигнала (напряжение на выходе сумматора), из которого выделяется информация о попадании детали в зону контроля, равна нулю. При попадании детали в зону контроля в интервале времени Т„ изменяется суммарный ток, пронизывающий витки сигнальной обмотки, что приводит к появлению разностного сигнала, который несет информацию о

30 з 1276 ним из входов сумматора 9, другой вход которого соединен с выходом преобразователя ток-напряжение 12.

Выход генератора 1 соединен также с вторым входом управляемого делителя

8 напряжения и с вторым входом фазочувствительного демодулятора 4, выход которого соединен с входом блока 7 запоминания. Выход электромагнитного датчика 2 соединен с входом преобразователя ток-напряжение 12, Операция создания магнитного поля в зоне контроля осуществляется при помощи одной или двух параллельно расположенных обмоток возбуждения, питаемых от источника переменного напряжения. Ток, протекая по обмотке (обмоткам возбужДения),.создает между ними магнитное поле (зону контроля), состояние которого меняется под действием дестабилизирующих факторов или в связи с попаданием в зону контроля детали.

525 4 попадании детали в зону контроля, при этом паразитный сигнал не влияет на величину полезного сигнала.

Операция выделения из разностного сигнала информации о попадании детали в зону контроля осуществляется путем преобразования величины разностного сигнала переменного напряжения в постоянное, осуществляемого, например, при помощи фазочувствительного демодулятора, и сравнения уровня этого напряжения с пороговым значением, осуществляемого при помощи порогового элемента, .По результату сравнения судят о том, удалилась ли деталь из рабочей зоны пресса, При контроле удаления деталей из рабочей зоны пресса согласно изобретению резко ослабляются требования к точности изготовления электромагнитного датчика, так как паразитный сигнал, обусловленный неточностью его изготовления, в периоды времени Т, и T„, не изменяется и разность между запомненным значени- мео к ем паразитного сигнала U„„„H его значением перед попаданием детали ож в зону контроля U„„ равна нулю, при этом существенно ослаблено влияние дестабилизирующих факторов вследствие того, что изменение паразитного сигнала, обусловленное этими факторами, носит характер медленного; дрейфа и за время ближайших интервалов Т„, и Т .практически не изменяется, т,е. справедливо равенство нЕаж омс

11„ р=П р, кроме того, существенно повьш ена помехоустойчивость в резуль:тате того, что выделение полезной составляющей сигнала происходит из разностного сигнала, причем оседание детали в зоне контроля также не нарушает работы устройства, так как дополнительный паразитный сигнал, величина которого запоминается в интервале T и вычитается из паразит- ного сигнала в интервале Т„, не оказывает влияния на величину раэностного сигнала, из которого выделяется полезная информация.

Таким образом, в предложенном способе повышена надежность и чувствительность контроля.

Устройство, реализующее предложенный способ (фиг. 2 ), работает следующим образом.

Выходное напряжение Е генератора

1 при помощи преобразователя напряже1276525 ние-ток 11 преобразуется в ток, пи.тающий обмотки возбуждения электромагнитного датчика 2, причем соглас но фиг. 2 .Ь

T =-К,/R где R — сопротивление во входной

11 цепи операционного усилителя, на основе которого выполнен преобразователь напряжение-ток 11, Обмотки возбуждения включены в цепь отрицательной обратной связи. Фаэосдвигающий блок 10 сдвигает фазу напряжения Е„ на 90 (на фиг. 28, U ) и его напряжение IJ подается на вход управляемого делителя 8 напряжения. Вследствие разброса параметров датчика 2 и действия дестабилизирующих факторов сигнальную обмотку всегда пронизыва- 2О ет паразитный поток р„ р, отличный от нуля, в результате чего на ней наводится напряжение 11 „ (фиг. 2 ) °

Это напряжение подается на вход сумматора 9, на другой вход которого подается напряжение У с выхода уп8 равляемого делителя 8 напряжения.

8 К д ю

Управляемый делитель 8 напряжения

Зо рабо тает следующим о браэом.

При изменении напряжения на его управляющем входе изменяется ток,„ протекающий через светодиод СД оп-,.рона, и в результате изменения светового потока светодиода СД изменя eòñÿ величина фоторезистора ФР, который совместно. с резистором R образуВ ют делитель напряжения, т. е. изменяется коэффициент деления делителя напряжения. Резисторы R, и Rz необ- 40 ходимы для задания рабочего тока через светодиод СД.

Блок 7запоминания работает в двух режимах в зависимости от того, замкнут ключ 4 или разомкнут. Когда ключ

К замкнут, блок 7 запоминания работает как интегратор постоянного на,пряжения. Когда ключ К размыкается, он переходит в режим запоминания °

На конденсаторе С хранится напря8 жение, которое было в момент непосредственно перед размыканием ключа

K. Ключ К размыкается и замыкается сигналом, переходящим с датчика б положения ползуна пресса, причем в период Т ключ К замкнут а в пенеоис

У риод Т, - размкнут.

В интервале времени Т (ключ К не о»с замкнут) величина напряжения на выходе блока 7 запоминания устанавливается такой, что выполняется равенство

U=U -UК=U

9 2оцр 1О чд gnaP 5 где U — выходное напряжение сумматор ра 9.

Это происходит в результате того, что блок 7 запоминания, управляемый делитель 8 напряжения, и сумматор 9 образуют цепь отрицательной обратной связи (00C), в результате действия которой выполняется равенство (1).

Например, под действием дестабилизирующих факторов увеличилось напряжение на выходе сигнальной обмотки, при этом на выходе фазочувствительно

ro демодулятора 4 напряжение станет отрицательным, а на выходе блока 7 запоминания — более положительным,в результате чего уменьн ится и коэффициент деления управляемого делителя 8, а напряжение 11, увеличится.

На выходе сумматора 9 снова установится нулевой уровень. Таким образом, я течение всего периода времени Т„ выполняется равенство (1).

Вп время Т (ключ I(разомкнут) блок 7 запоминания переходит в режим хранения величины напряжения 11

Вследствие того, что Ц рза период

Т практически не изменяется, на выходе сумматора 9 разностный сигнал по-прежнему остается нулевым (в отсутствии детали), При попадании детали в зону контроля изменяется суммарный магнитный поток, пронизывающий сигнальную обмотку, в результате чего на вь1ходе сумматора 9 появляется напряжение

Ойдет(фиг, 25), Это напряжение, пройдя через усилитель 3 переменного напряжения и фазочувствительный демодулятор 4,попадает на вход порогового элемента 5, приводя к его срабатыванию, После окончания времени Т ключ К замыкается и на выходе сумматора 9 снова поддерживается нулевой уровень, независимо от того, осела деталь в электромагнитном датчике

2 или вылетела из него.

Паразитное напряжение 1 всегда

2 пар больше, чем его изменения, вызванные действием дестабилизируюших факторов. Это позволяет добиться топо, 1276525

7 . чтобы напряжение U„(U ) и 13 бы— ли в противофазе (еслй они в фазе, то необходимо использовать сигнал с другого конца сигнальной обмотки).

Предложенное устройство обладает значительной надежностью и повышенной чувствительностью при контроле, однако его датчик сложен. Кроме того, ( для исключения влияния сигнальной обмотки на распределение магнитных 1О силовых линий в зоне контроля по ней не должен протекать ток (она должна работать на холостом ходу), т.е. входное сопротивление сумматора 9 должно быть высоким. Как известно, 15 при такой нагрузке уменьшается помехозащищенность устройства, Это вынуждает либо размещать электрическую часть устройства в непосредствен,ной близости от электромагнитного датчика, либо защищать вход суммато.ра от помех конструктивными мерами.

Функциональная схема второго варианта устройства для осуществления предложенного способа контроля 25 (фиг. 3 ) работает следующим о6разом.

Электромагнитный датчик 2 состоит иэ двух идентичных обмоток возбуждения, расположенных параллельно одна другой. Зона контроля находится внутри этих обмоток. В качестве сигнала, несущего информацию о состоянии магнитного поля в:зоне контроля, используется ток питания обмоток возбуждения. Токи возбуждения обмо35 ток электромагнитного датчика 2 синфазны (фиг. ЗЬ) и одинаковы по величине. Эти токи несут информацию о состоянии магнитного поля в зоне

40 контроля. При помощи преобразователей ток-напряжение 12 и 13 они преобразуются в соответствующие напряжения.

Ь 8 где К,К вЂ” коэффициенты преобразовано 1 ния соответствующих преобразователей.

При использовании преобразователей на основе операционных усилите1 3 — „, B HHTepaaae apeMe ни T блок 7 запоминания сигналом на анс (фиг. i ) переводится в режим интегрирования, т.е. замыкается цепь

ООС, осуществляемая блоком 7 запоминания, управляемым делителем 8 напряжения и сумматором 9. В результате выполняется равенство

U =U. U. -U -К U -0.

Ы 1 3 >в 13

ИзменениеM величины коэффициента деления Кцi управляемого делителя

8 напряжения необходимо добиться, чтобы К ) К

13 11

При переходе блока 7 запоминания в режим хранения в период Тд запоминается величина напряжения

U в результате чего на выходе сумматора 9 продолжает поддерживаться нулевой уровень напряжения.

При появлении детали в первой обмотке ток, проходящий через нее, изменяется как по величине, так и по направлению (фиг. ЗЦ),в результате чего напряжение U, отличное от нуля, поступает на вход порогового элемента 5.

При появлении детали во второй обмотке (фиг. 3z) ток, протекающий по ней, также изменяется, в результате чего напряжение Ua противоположной фазы (противоположной полярности) проходит на вход порогового элемента 5.

Настраивая пороговый элемент 5 на срабатывание от положительного или отрицательного уровня сигнала или применяя двухпороговый элемент, можно судить о том, попала деталь:в зону .контроля или не попала.

Данный вариант реализации предложенного способа контроля обладает высокой помехозащищенностью, поскольку сигнал от датчика к электронной части устройства передается в виде тока. Кроме того, датчик становится проще так как имеет лишь две обмотЭ

Ъ ки.

Однако и в данном устройстве датчик сравнительно сложен, Функциональная схема третьего варианта устройства для осуществления предложенного способа контроля с датчиком в виде одной катушки индуктивности представлена на фиг. 44. Зона контроля расположена внутри катушки индуктивности. В данном устройстве параллельно катушке индуктивности: включен конденсатор. Собственная частота образованного контура равна частоте колебаний, вырабатываемых генаратором 1. B резульTave чего датчик 2 протекает ток совпадающий по фазе с питающим напряжением, составляющие которого

I u I. противофазны и равны, Ток при помощи преобразователя токвот

9 12 напряжение 12 преобразуется в напряжение

U=-IК

t2 оат ff где К„ — коэффициет преобразования преобразователя 12 (при использовании операционного усилителя К =R ).Это ж 1о напряжение подается на вход сумматора 9„ при помощи которого образуется разностный сигнал

11д=U -К F,, =U -U

<2 Ф и 8

В интервале времени Т, цепью ООС, образованной блоком 7 запоминания, управляемым делителем 8 напряжения и сумматором 9, поддерживается <путем изменения К ) равенство (фиг.4 )

В интервале времени Т сигналом

11„„„ (фиг. 1 ) блок 7 запоминания переводится в режим хранения напряжения U . При появлении детали в зоне

2 контроля появляется постоянное напряжение на входе порогового элемен— та 5, вследствие чего он срабатывает.

Выбор оптимального устройства из предложенных определяется конкретными условиями работы. В частности, важную роль играют электрические и магнитные параметры штампуемых деталей, Например, последний вариант устройства хорошо контролирует детали с. малой магнитной проницаемостью и малым электрическим сопротивлением (немагнитные металлы). Первое из рассмотренных устройств хорошо контролирует детали с большим электрическим сопротивлением и большой магнитной проницаемостью, второе из рассмотренных устройств уверено контролирует и те и другие детали.

Формула и з обретения

l. Способ контроля удаления детали из рабочей зоны пресса, заключающийся в выделении информации о наличии детали в зоне контроля после прохождения рабочей зоны из разностнаго сигнала, о т л и ч а ю щ и йс я тем,. что, с целью повышения надежности контроля, формирование разностного сигнала производят при попадании детали в зону контроля путем запоминания сигнала, несущего информацию о состоянии эоны контроля, перед попаданием в нее детали из

5 !

О

<5

55 рабочей зоны пресса, измерения сигнала при появлении детали в зоне контроля и последующего взаимного вычитания этих сигналов.

2 ° Устройство для контроля удаления детали из рабочей эоны пресса содержащее генератор, электромагнитный датчик, последовательно соединенные усилитель переменного напряжения, фазочувствительный демодулятор и пороговый элемент, о т л и ч а ю m eе с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него введены преобразователь напряжение-ток, сумматор, управляемый делитель напряжения, блок запомичания и датчик положения ползуна пресса, при этом выход последнего с.оединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, а информационный вход — с выхо( дом фазочувствительного демодулятора, выход управляемого делителя напряжения соединен с одним иэ входов сумматора, другой вход которого соединен с выходом сигнальной обмотки электромагнитного датчика, выход сумматора соединен с входом усилителя переменного напряжения, а выход генератора через преобразователь напряжение-ток соединен с обмотками возбуждения электромагнитного датчика, кроме того выход фазосдвигающего блока соединен с входом управляемого делителя напряжения.

3. Устройство для контроля удаления детали из рабочей зоны пресса, содержащее генератор,„ электромагнитный датчик, последовательно соединенные усилитель переменного напряжения, фазочувствительный демодулятор и пороговый элемент, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширечия функциональных возможностей при контроле, в него введены два преобразователя ток-напряжение, сумматор, управляемый дЕлитель напряжения, блок запоминания и датчик положения ползуна пресса, при этом электромагнитный датчик выполнен в виде двух обмоток возбуждения, соединенных одними выводами,, образующими общий зажим электромагнитного датчика, вторые выводы обмоток возбуждения через соответствующие.преобразователи ток-напряжение соединены соответственно с первым входом сумматора и с входом управляемого делителя напряжения, выход датчика положения ползуна пресса соединен с управляю11 12765 щим входом блока запоминания, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, выход последнего соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом усилителя переменного напряжения, кроме того, выход генератора соединен с управляющим входом фазочувствительного демодулятора, выход которого соединен с ин- 10 формационным входам блока запоминания, 4. Устройство для контроля удаления детали из рабочей зоны пресса, содержащее генератор, выход которо- 15 го соединен с одним из зажимов электромагнитного датчика, последовательно соединенные усилитель переменного напряжения, фаэочувствительный демодулятор и пороговый элемент, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены преобразователь ток-напряже25

12 ние, сумматор, управляемый делитель напряжения, блок запоминания н датчик положения ползуна пресса,при этом электромагнитный датчик выполнен в виде параллельно соединенных конденсатора и обмотки возбуждения и его второй зажим через преобразователь ток-напряжение соединен с первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом управляемого делителя напряжения,а выход сумматора— с входом усилителя переменного напряжения, выход датчика положения полэуна пресса соединен с управляющим входом блока запоминания, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, кроме того выход генератора соединен также с входом управляемого делителя напряжения и с управляющим входом фаэочувствительного демодулятора, выход которого соединен с информационным входом блока запоминания.

Ilo ae ппл пр

1276525

1иг Э т Р г

Составитель В. Ткаченко

Редактор M.Келемеш Техред А,Кравчук

Корректор A.Èëüèí

Закав 6623/13 Тираж 597 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам ивобретений и открытий

1!3035, Москва, 0-35, Раушская наб., д, 4/5

Проиаводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород,ул. Проектная,,4