Устройство для программной закалки изделий

 

Изобретение относится к технике закалки изделий, например валов в баках с жвдкостью. Цель изобретения - повышение качества закалки изделий . Устройство содержит подъемньгй механизм 1, бак 4 с жидкостью, датчик 2 обнаружения детали, измеритель 3 температуры, установку 5 сжатого воздуха, задатчик 6 температуры , программный блок 7, регулятор 8, счетчик 9. Устройство позволяет вводить коррекцию времени нахождения изделий в заколочкой среде в зависимости от разности действительной и заданной температур изделий, что позволяет повысить точность ведения технологического процесса закалки, а значит и качество закалки . 10 ил.

союз советских сооидлистичесних

РЕСПУБЛИК

<5р 4 С 21 D ll/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРст8енный нОмитет пО изОБРетениям и ОтнРмтиям пРи Гннт сссР (21) 4281711/31-02 (22) 13 ° 07.87 (46) 15.01.89. Бюл. N 2 (72) Э.С. Заневский, Г.В. Кропачев, Т.С. Леготкина, Н.М. Лицын, Б.С.Игнатьев, В.К. Некрасов и В.А. Нрянишников (53) 621 785.616(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 706457, кл. С 21 D 11/00, 1978.

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОЙ 3АКАЛКИ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к технике закалки изделий, например валов в баках с жидкостью. Цель изобрете„.SUÄÄ 1451175 А1 ния — повьппение качества закалки изделий. Устройство содержит подъемный механизм 1, бак 4 с жидкостью, датчик 2 обнаружения детали, измеритель 3 температуры, установку 5 сжатого воздуха, задатчик 6 температуры, программный блок 7, регулятор

8, счетчик 9. Устройство позволяет вводить коррекцию времени нахождения изделий в заколочной среде в зависимости от разности действительной и заданной температур изделий, что позволяет повысить точность проведения технологического процесса закалки, а значит и качество закалки. 10 ил.

1451175

Изобретение относится к технике закалки иэделий, например налов в ба— ках с жидкостью (вода, масло), и может быть использовано н металлур5 гической промышленности.

Цель изобретения — повышение качества закалки изделий.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для программной закалки изделий; на фиг. 2 приведена схема счетчика подстуживания; на фиг. 3 — схема эадатчика температуры; на фиг. 4 — схема формирователя; на фиг. 5 — схема запоминающего бло- 15 ка; на фиг. б — схема блока раздвоения, на фиг. 7 — схема йрограмматора на фиг. 8 — схема программного блока; на фиг. 9 — схема датчика обнаружения детали, на фиг. 10 — схема 20 регулятора.

Устройство для программной закалки изделий (фиг.l) содержит подъемный механизм 1, датчик 2 обнаружения детали, измеритель 3 температу- 25 ры, водяной .бак 4, устройство 5 подачи сжатого ноздуха, задатчик б температуры, программный блок 7, регулятор 8, счетчик 9 времени подстуживания.

Счетчик 9 подстуживания (фиг.2) состоит из схем 10-13 кодирования системы реверсивных счетчиков 14, схемы И-НЕ 15 триггеров 16-18 схе1 Э мы И-НЕ 19, 20, схемы И 2.1, генератора 22 импульсов, схемы И-НЕ 23, 24, схемы И 25, схемы И вЂ” НЕ 26-28, триггера 29, схемы И-НЕ 30, триггера 31.

Задатчик б температуры (фиг. 3} состоит иэ ключа 32, усилителей 33 и 34, ключей 35 и 36, усилителя 37, генератора 38, схем И-HF. 39-42, формирователя 43, ключа 44, коммутатора 45, ключа 46, генератора 47 пилообразного напряжения, запоминающего блока 48у схемы И-НЕ 49, формирователя 50, триггера 51, счетчика 52, дешифратора 53, схем И-HE. 54, 55, 50 схемы ИЛИ 56, схемы 57 раздвоения, счетчика 58, усилителя 59, схемы

И-НЕ 60, формирователя 61, схемы

ИЛИ 62, одновибратора 63, схем И-НЕ

64, 65, программатора 66.

Формирователи 43, 50, 61 (фиг.4)

55 состоят иэ тригера 67 и схемы .: -HE 68.

Запоминающий, блок 48 (фиг. 5) состоит из системы счетчиков 69, схемы

И-НЕ 70, счетчиков 71, триггера 72, схемы И-НЕ 73.

Схема 57 раздвоения (фиг. 6) состоит иэ генератора 74, триггеров 75, схем И-HE 76, 77, триггеров 78, 79, схем И-НЕ 80-82, Программатор бб (фиг. 7) состоит из схем И-НЕ 83-86, мультиплексоров 87, реверсивного счетчика 88, схем И-НЕ 89, 90, одновибратора 91.

Программный блок 7 (фиг. 8) состоит из системы реверсивных счетчиков 92, схемы И 93, триггеров 94 и

95, схемы И 96, блока 97 пересчета, схемы И-НЕ 98, схемы И 99, счетчика

100, дешифратора 101, схемы И 102,. схем ИЛИ 103, 104, схем И-НЕ 105-107, триггера 108, схем И-НЕ 109-112, счетчика 113, схем И вЂ” HE 114-116, счетчиков 117 и 118, схемы ИЛИ 119, схемы И 120, схемы И-НЕ 121, триггера

122, схемы И 123, схемы ИЛИ 124.

Датчик 2 обнаружения детали (фиг. 9) состоит из датчика типа

ТДР 13 усилителей 125-127 постоянного тока, триггера 1 28, счетчика

l29, схем И-НЕ 130,131> транзисторов Т!, Т2, диодо -., Дl, Д2 и резисторов.

Регулятор 8 (фиг. 10) состоит из триггера !32, схемы ИЛИ 1 33, усилителя 134, одновибраторов 135, 136, схемы ИЛИ 137, усилителя 138, схемы И-HE 139, триггера 140, схемы

И-НЕ 141, усилителя !42, триггера

143, схемы И-HE 144, контакторов Kl, К2, KÇ, В. Н.

В качестве измерителя 3 температуры может быть использован например, пирометр ФЭП-4 с стандартным усилителем.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом закалки на переключателях устанавливают необходимые выдержки времени для операций подстуживания, ньдержка в воде первая, в воздухе первая, вьдержка в воде вторая и т.д., вьдержка в масле, количество купаний. Все вьдержки известны и определены технологической программой закалки данных иэделий и соответст— нуют идеальному технологическому процессу. Включается питание схемы, и нсе триггеры и счетчики устанавливаются в "0" состояние. Изделие извлекается из печи, оператор нажимает

14 17 кнопку К1! в счетчике 9 подстужива— ния, и цачинаетсл отсчет вьдержки времени операции подстуживания, которая обычно длительная, поэтому садка с изделиями может быть повешена в специальном месте цеха. За некоторое время до окончания операции подстуживания машинист крана подводит садку с изделиями и помещает ее над баком. Далее процесс идет автоматически. По окончании подстуживания подается сигнал в регулятор 8, который включает подъемный механизм 1, начинается опускание изделия в воду и через определенное время двигатель останавливается. При прохождении садки в бак садка перекрывает поток сжатого воздуха, подаваемого установкой сжатого воздуха 5, и срабатывает датчик 2 обнаружения детали. При этом задатчик температуры формирует 2 импульсных сигнала, по первому сигналу производится запись числа, соответствующего первой вьдержке времени в воде, в счетчике 92 программ,ного блока 7, а по второму сигналу происходит запись числа, соответствующего первой вьдержке времени в . воздухе, в программатор 66 задатчика 6 температуры. Программный блок 7 на- инает отсчитывать выдержку времени в "воде первой". По окончании этой выдержки подается сигнал с блока 7 в регулятор 8, по которому происходит реверс двигателя подъемного меха. низма. Садка с изделиями извлекается из,бака и через определенное время останавливается. Деталь при подъеме перекрывает струю сжатого воздуха, срабатывает датчик обнаружения детали, а также измеритель 3 температуры замеряет:температуру детали, вышедшей из бака.

Сигнал с датчика обнаружения детали вновь преобразуется в два,импульса: по первому идет запись в счетчики 92 программного блока 7, вьдержка в "воздухе первом", а по второму — запись сигнала коррекции в программатор.

Сигнал коррекции образуется следующим образом. Сигнал, пропорциональный текущей температуре, сравнивается в задатчике 6 температуры с опорным (пропорциональным заданной температуре изделия). Опреде.ляется разность (Б, „ — U „) и знак разности. Эта разность преобразуется в длительность импульса, которая заполняется частотой задающего генератора и считается счетчиком. В зави5 симости от знака разности это число поступает либо на суммирующий, либо на вычитающий входы счетчика 88 в программаторе 66 и запись производится по второму импульсу. Таким образом, в следующую выдержку "вода вторая" введена коррекция, в зависимости от действительной температуры изделия.

По окончании вьдержки времени

"воздух вторбй" подается сигнал с блока 7 в регулятор 8, по которому вновь происходит опускание садки в бак, Вновь срабатывает датчик 2 обнаружения, формируются два управляющих импульса и т.д. По каждому четному срабатыванию датчика обнаружения детали производится определение и ввод корректирующего сигнала.

25 В программном блоке считается количество купаний и когда разность .между заданным количеством купаний и действительным равна "1" начинается следующая стадия технологического процесса — "перенос . Садка с изделиями также по сигналу с блока 7 извлекается на воздух и машинист крана перемещает садку к масляному баку.

По окончании операции "переносн pery35 лятор 8 годает сигнал в блок и изделие опускается в масло. По окончании операции закалки в масле блок 7 выд".åò сигнал в регулятор 8 и подьемный механизм извлекает садку с изделиями. Процесс заканчивается. Система имеет выходные сигналы, необходимые для организации табло Й для регистрации процесса.

Счетчик 9 подстуживания (фиг. 2) работает следующим образом, При включении питания происходит обнуление всех триггеров и счетчиков.

В схемах кодирования происходит преобразование десятичного числа в дво- . ичное. Необходимое число набирается на переключателе (например, число 5) когда двикок переключателя подключает пятью контакт к общему проводу (f), при этом на выходе схем .10> !2, 55

Имеется "1", а на. выходе схем l

13 — "0" т. е. на выходе схемы кодирования получается двоичное число

0101. На четырех переключа телях счетчика набирается необходимое чис14511 ло, соответствующее длительности подстуживания (точность +1 с)

При закалке садки с изделиями нажимается кнопка КН, триггер 16 устанавливается в "1 . При этом триг11 1У 5 гер 17 и схема 15 формируют импульс, который поступает на установочный

С-вход всех счетчиков 14 и происходит занесение информации в счетчики 14 по D-входам. Кроме того открывается схема 23 и сигналы с генератора 22 с частотой 1 Гц через схему 23 поступают на вычитающий вход счетчика 14. Начинается описывание информации, занесенной в счетчики 14. Когда информация полностью сосчитается (счетчики обнулены), срабатывают схемы обнаружения нуля, состоящие из схем И-HE 20 и схем И

21 и на выходе схемы 27 имеется нулевой импульс, который поступает на вход S триггера 29 и на первом выходе схемы 30 появляется серия импульсов с частотой 1 Гц, идущая в про- 25 граммный блок 7.

Кроме того, импульс с выхода схемы 27 поступает на обнуление триггера 16, закрывается схема 23 и прекращается счет импульсов счетчи- Зп ка 14.

На схемах триггер 18> схемы 19, 24, 25, 26 собран блок пересчета, управляющий счетчиком 14 (десятки секунд). После обнуления этого счетчика следующим числом, появляющимся на его выходах, должно быть число

0101 (пять), За 50 с до окончания вьдержки подстуживания срабатывает схема 28 и 4о триггер 31 и подается сигнал на включение сирены. Триггер 31 сбрасывается в "0" при срабатывании триггера

29. С выходов триггеров 16, 31 может быть взят сигнал для управления таб- 4> ло.

Задатчик 6 температуры (фиг. 3) работает следующим образом.

Задатчик должен определить численное значение температурной добавки и внести ее в программаторы 66, в результате чего корректируется вьдержка времени при закалке в воде.

Счетчик 52 считает импульсы,: приходящие с датчика 2 обнаружения детали. Дешифратор 53 дешифрирует состояние счетчика 52. Все нечетные выходы дешифратора 53 поступают на схе75 6 му 54, все четные выходы — на схему .

49. Выходной сигнал схемы 49 открывает клячи 32 и 44 и схемы 64, 65.

Кроме того, импульсы с выходом схем

49 и 54 формируются в формирователь

50, суммируются на схеме 56 и поступают на схему 57 раздвоения. На выходе схемы 57 каждый входной импульс раздваивается, а счетчик 56 вьделя-. ет первый и в1орой импульсы. Первый импульс идет в программный блок для занесения информации в счетчики, а второй импульс, задерживаясь в одно— вибраторе 63, идет на запись в программаторе числа, соответствующего следующей вьдержке. Кроме того, этот же импульс сбрасывает счетчик 58.

Первый же импульс поступает также через триггер 51 на управление ключевым коммутатором 45.

Таким образом, каждый четный импульс с датчика обнаружения детали открывает ключи 32 и 44, схемы И

55, 64, 65.

В результате на обоих входах усилителя 33 появляются сигналы, соответствующие текущей температуре и опорной (заданной) температуре.

На выходе усилителя 33 появляется сигнал, равный разности (U q„- Up@) х К где К вЂ” коэффициент усиления, Кроме того, усилитель 59 определяет знак разности (U „ — UzÄ ). В зависимости от знака включается либо ключ 35, либо 36, либо схемы 64 и 65. При этом корректирующий. сигнал либо суммируется, либо вычитается в программаторе (фиг. 7).

На усилителе 37 происходит сравнивание разностного сигнала с пилообразным напряжением с генератора

47 пилообразного напряжения. На выходе вьделяется импульс длительностью, пропорциональной К (U <„- U pp )

Этот импульс через схемы 42 и 43 сбрасывает триггер 51. Импульс с усилителя 37 заполняется импульсами с генератора 38 и поступает в запоминаю— щий блок 48 (фиг, 5) Выходы блока 48 поступают на соответствующие входы схем 64 и 65, а далее в зависимости от того, какая схема открыта (это зависит от знака разности (Б „- Б „)), корректирующий сигнал поступает либо на вычитающий, либо на суммирующий входы программатора.

1451

Каждый следующий счетный импульс, действующий на коммутатор 45.подключает к выходу коммутатора следукяцее по счету опорное напряжение (эти на5 пряжения,известны и соответствуют температурам, задаваемым технологической программой на закалку данного типа изделий).

1

Схема формирователей 43, 50 и 61 представлена на фиг. 4. Входной сигнал поступает на D вход триггера 67.

На схеме 68 происходит выделение импульса длительностью, равной частоте синхронизации f .

Запоминающий блок 48 представлен на фиг. 5. Входные импульсы (число их равно корректирующей добавке) поступают на счетный вход счетчиков

69 (ИЕ-2) В этих счетчиках и запоми- 20 нается информация. Счетчик десятков считает до 6. На выходе схемы 70 появляется сигнал в случае, если на входах схемы 7, действуют две единицы. Этот сигнал сбрасывает счетчик десятков и поступает на счет счетчика сотен.

Импульсом по третьему входу заносится информация в счетчики 71 и при подаче считывающих импульсов по вто.- рому входу на выходах ед. с, дес. с, ед. мин, дес.мин,. появляется серия импульсов, число импульсов соответствует записанной в счетчики 71 информации. 35

Схема раздвоения 57 (на фиг. 6) позволяет получить две серии импульсов, разнесенных во времени. Входной сигнал поступает одновременно на Dвходы двух триггеров 78, 79. В резуль-40 тате на выходах схем 80 и 81 появляются 2 импульса, разнесенных во времени, которые суммируются в схеме 82.

Таким образом, из одного входного им- . пульса на выходе появляются два им- 45 пульса.

Подобная схема программаторов 66 приведена на фиг. 7.

На схемах 83-86 производится кодирование десятичного числа в двоичное, 50

Мультиплексор 87 по сигналам, поступающим по входам управления, коммутирует тот или иной вход на выход, В результате на выходах Do, Dl, D2, D3 мультиплексоров (а это есть устано- 55 вочные D-входы реверсивного счетчика 88) задаются числа, выбранные на переключателях и определяющие выдержки времени "вода 1","воздух 1", "во! 75 8

11 да 2","воздух 2",... "вода и", воздух п-1" одного и того же интервала (ед.с, дес. с, ед. мин, дес.мин).

По сигналу по первому входу устаб навливаются сигналы на выходах мультиплексоров и, кроме того, этот же сигнал, задержанный одновибратором

91, открывает схемы 89 и 90 и производится коррекция содержимого счетчика 88 либо в сторону увеличения, либо уменьшения. Сигналы переполнения счетчика 88 поступают на поло4 жительные и отрицательные входы второго программатора 66 через суммирующую схему 62 (фиг. 3)

Программный блок 7 (фиг. 8) работает следующим образом.

Входными сигналами. являются сигналы с эадатчика 6 температуры. Это сигналы (из задатчика 6) несут информацию для записи в счетчики 92 (вх. 1,, вх.4) сигнал записи, поступающий на счетные входы (вх. 5) °

Кроме того, входным сигналом является сигнал с f 1 Гц из блока 9.

С приходом первого импульса с f

1 Гц по вх.6 срабатывают схемы 93, 96, триггеры 94, 95, вырабатывается импульс, по которому происходит установка числа в счетчике !13.

По сигналу на входе 5 происходит установка числа в счетчик 92, соответствующего первой выдержке времени (вода 1). На вычитающий вход счетчика 92 поступают импульсы с Г = 1 Гц.

Блок 97 пересчета работает так же, как и система, состоящая из триггера

18 схем 19, 24-26 в счетчике 9 подстуживания.

Когда информация в счетчиках 92 полностью сосчитана, срабатывают схемы 98, 99 обнаружения нуля и на выходе схемы 102 появляется импульс.

Этот импульс поступает на вход счетчика 10 и на выходе "1" дешифратора

101 появляется нулевой сигнал, который поступает на схему ИЛИ 103 и на выходе схемы 103 появляется импульс, определяющий выдержку в воздухе.

Этот же импульс через схему 119 поступает на выходе программного блока.

На схемах 1 09-112 кодируется число, соответствующее количеству купаний. Это число заносится в счетчик

113 по первому импульсу, пришедшему по шестому входу.

Схемы 114 и 115 фиксируют момент, когда на выходе счетчика 1!3 число

1451175

l0. "1". Счетчик 113 считает импульсы с выхода схемы 105 (соответствуют выдержке на воздухе) . Если число на выходе счетчика 113 равно "1", то срабатывают схемы,1!4-11 6, появляется сигнал на выходе схемы 120, соответствующий технологической операции

"перенос" и включаются счетчики 117.

118, считающие длительность переноса (например, 45 с). По окончании этой выдержки времени срабатывает схема 121 и включается триггер 122, выдающий сигнал по выходу "масло".

Сигнал с прямого выхода триггера 122 16 через схемы 123, 124 запрещает работу схемы 93, обнуляет триггер 94, а с инверсного выхода триггера 122 запрещает работу схем 120 и 105.

Сигнал с выхода схемы 119 идет в 20 регулятор 8. При. единичном сигнале должен происходить подъем изделия, при нулевом сигнале — опускание иэделия °

Датчик обнаружения детали со схемой включения приведен на фиг. 9.

В качестве датчика использован, например, частотный датчик типа ТДР13.

Сигнал с датчика усиливается на усилителях 125, 126, а на усилителе З0

127 происходит преобразование пачки импульсов в один. Импульс,.через триггер 128 поступает на выход. Система: счетчик 129, схемы 130, 131 — служит для предотвращения ложного срабатыва- 35 ния датчика, Возвращение триггера в исходное состояние произойдет через некоторое время, например в схеме через 10 с. 3а это время уже все переходные процессы, могущие вызвать 40 ложное срабатывание,.закончились.

Регулятор 8 (фиг. 10) работает следующим образом.

Сигнал по первому входу, пришедший со счетчика подстуживания, фик- 45 сирует момент окончания стадии подстуживания. Включается триггер 132, срабатывает схема 133, усилитель

134 и К1. Кроме того, через цепь: одновибратор 135, схема 137, усили- 50 тель 138 — включается КЗ. При этом включается конпактор В и разгоняется двигатель подъемного механизма либо в функции времени, либо в функции тока. Изделие опускается в бак.

Через определенное время одновибратор 135 возвращается в исходное состояние и отключается КЗ и В. Двигатель тормозится, Когда идет сигнал по в то рому входу, п ро из водит сброс триггера 132 в "0", а также включение К2, КЗ и H. Происходит реверс двигателя, разгон по определенному закону и подъем изделия. Одновибратор 136 возвращается в исходное и отпускает КЗ, двигатель останавливается.

Триггер 143 запрещает работу схемы 144 до тех пор, пока не придет сигнал по первому входу.

Устройство для программной закалки имеет новые блоки и связи— измеритель температуры, задатчик температуры, установку сжатого воздуха, позволяет повысить точность проведения технологического процесса закалки за счет сигнала коррекции по температуре. Установка сжатого воздуха обеспечивает канал через слой водяного пйра, который обязательно появляется при погружении нагретой детали в бак с водой. Канал позволяет получить четкое срабатывание датчика обнаружения детали„ а также получить достоверные данные о температуре детали. Без канала из-за меняющегося коэффициента пропускания промежуточной среды (парового облака) показания пирометра недостоверны, а следовательно, сигнал коррекции неточный, Все сечения иэделия охлаждаются до одной и той же строго определенной температуры, зависящей от времени выдержки в воде, воздухе и масле, структуре конструкционного материала становится более однородной и обеспечивается высокое качество закалки изделий. формулаиэобретения

Устройство для программной закалки иэделий, содержащее подъемный механизм, датчик обнаружения детали, регулятор, выход которого соединен с входом подъемного механизма, программный блок, выход которого соединен с первым входом регулятора, счетчик времени подстуживания, первый выход которого соединен с шестым входом программного блока, а второй выход — с вторым входом регулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения качества закалки изделий, оно дополнительно содержит установку сжатого воздуха, измеритель температуры, задат ик темпера12

lI l45ll75 туры, пять выходов которого соединены с соответствующими входами прог раммно го блока, выход датчика о бнаружения детали соединен с вторым

5 входом задатчика температуры, выход измерителя температуры подсоединен к первому входу задатчика температуры.

145! 175!

45! 1 75

Юиг. b лМед

Еюь со

vcnrvu

maple ,жс тлЩиа 7.

1451li 5

14511 75 црцр. тр

Составитель А. Абросимов

Техред Л.Сердюкова Корректор H ° Король

Редактор M. Недолуженко

Заказ 7037/2! Тираж 530 Подписное

ВНННПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 1 3 )35, москва, Ж-35, Раушская наб ., д . 4 /5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4