М. Г. Ахметов, A. Я. Басенков, Е. С. Виноградов, Н. А. Кудрин, В. И. Мазаев, В. С. Суров, А. Ф. Чириков и В. С. Чудновский (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИНДУКЦИОННАЯ МЕТОДИЧЕСКАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ

УСТАНОВ КА

Изобретение относится к устройствам для нагрева металла под обработку давлением, в частности под горячую штамповку.

Известны индукционные установки для нагрева металла, содержащие индуктор, механизм перемещения заготовок, источник питания, подсоединенный к индуктору, и систему автоматического регулирования температуры (1) .

Недостатками таких установок являются низкая точность поддержания температуры и большие температурые перепады по сечению нагреваемых заготовок как в стационарном, так и в переходных режимах нагрева.

Известна также индукционная методическая нагревательная установка, содержащая механизм перемещения заготовок, снабженный блоком управления, робот -манипулятор и технологический объект, например пресс, снабженные индивидуальными блоками управления с контрольными выходами, и методический многозонный индуктор с зоной ударного нагрева, зоной термостатирования и зоной высокотемпературного нагрева, каждая из зон подключена к индививидуальному источнику питания, уп2 равляющие входы которых соединены с выходами соответствующих регуляторов температуры, первые входы каждого регулятора связаны с датчиками температуры соответствующей зоны, причем в зоне ударного нагрева непосредственно, а вторыевЂ” с выходами соответствующих ручных задатчиков температуры и с выходами программных задатчиков температуры, снабженных элементами выдержки с запускающим и сбрасывающим входом (2).

Недостатками этого устройства являются также низкая точность поддержания температуры и большие температурные перепады как по сечению заготовки, так и между заготовками в переходных и дежурных режимах, т. е. во время и после остановок

1S технологического оборудования и невозможность обеспечения в течение переходного процесса заданных режимов нагрева всех заготовок, что снижает качество нагрева. Кроме того, в случае применения робота-манипулятора, обеспечивающего выгрузку нагретых заготовок и установку их на позицию штамповки, имеют место сбои ритмичной работы робота-манипулятора и технологического оборудования, в результате чего

813825

55 нагретая до заданной температуры заго овка остывает на выдаче из индуктора.

Цель изобретения вЂ” повышение качества нагрева металла.

Для достижения этой цели установка снабжена релейным блоком, вход которого соединен с первым выходом логического блока, второй выход которого через первый размыкающий контакт релейного блока соединен со входом блока управления механизма перемещения заготовок, выход которого подключен к запускающим входам программных задатчиков всех зон, сбраывающие входы задатчиков соединены с третьим выходом логического блока, первый вход которого связан с контрольным выходом блока управления технологического объекта, второй вЂ” с контрольным выходом робота, а третий с выходом дополнительного регулятора температуры, первый вход дополнител ".;ого регулятора подключен к дополнительному ручному задатчику температуры, а второй через второй размыкающий контакт релейного блока вЂ” вЂ” к выходу датчика температуры высокотемпературной зоны, причем связь датчика температуры высокотемпературной зоны с ее регулятором выполнена через замыкающий контакт релейного блока, а датчик зоны термостатирования с ее регулятором вЂ” через первый выход блока размножения контактов, второй выход которого через третий размыкающий контакт релейного блока подключен к первому входу регулятора высокотемпературной зоны, а связь ручных и программных задатчиков температуры каждой зоны с регуляторами температуры этих зон выполнена через дискриминаторы.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемой установки.

Установка содержит индуктор, состоящий из зоны 1 ударного нагрева, зоны 2 термостатирования и высокотемпературной зоны 3, источники 4 вЂ” 6 питания каждой зоны, датчики 7, 8 и 9 температуры каждой зоны, регуляторы 10 и 11 температуры зон ударного нагрева и термостатирования, регуляторы 12 предварительного и дополнительный регулятор 13 точного регулирования температуры высокотемпературной зоны нагрева, программные задатчики 14, 15 и 16 температуры с регулируемым элементом выдержки времени и ручные задатчики 17вЂ”

20 режимов нагрева, дискриминаторы 21, 22 и 23 уровня сигнала, схему 24 размножения сигнала, замыкающие 25 и размыкающие 26, 27 и 28 контакты релейной схемы 29, логическую схему 30, технологический объект, например пресс 31 для горячей штамповки, работ-манипулятор 32 и механизм

33 перемещения заготовок со своими блоками 34, 35 и 36 управления, первый, второй и третий входы 37, 38 и 39 и первый, второй и третий выходы 40, 41 и 42 блока 30.! о го

25 зо

Схема работает следующим образом.

В стационарном режиме работы индукционной установки механизм 33 перемещения заготовок по сигналу, поступающему от своего блока 36 управления, последовательно загружает заготовки в зону 1 ударного нагрева и затем перемещает их в зону

2 термостатирования и высокотемпературную зону 3. Загрузка заготовок производится поодиночно ° ерез дискретные промежутки времени с определенным темпом. В зоне 1 ударного нагрева размещаются одновременно одна или несколько заготовок. !!еремещение заготовок производится вдоль их продольной оси. В период нахождения в зоне

1 заготовки быстро нагреваются токами повышенной частоты до температуры поверхности порядка 800 вЂ” 850 С. Заготовки имеют простые сечения (круг, квадрат и т. д.) ..

При этом центр поперечного сечения заготовок имеет более низкую температуру, причем перепад температур между центром и поверхностью заготовки зависит от времени и в момент перемещения заготовки из зоны

1 в зону 2 может достигать 200 С и более.

Затем механизм 33 перемещает заготовку из зоны 1 в зону 2, а в зону 1 одновременно загружается очередная заготовка. В зоне 2 происходит выравнивание температуры по сечению заготовок. Зона 2 имеет длину большую, чем длина зоны 1. На выходе из зоны 2 заготовки имеют температуру поверхности 900 С и перепад между поверхностью и центром не более 50 С. Далее заготовки поступают в зону 3, где догреваются до ковочной температуры порядка 1100 вЂ” 1250 С в зависимости от марки стали. Перепад температуры по сечению заготовок в зоне 3 увеличивается незначительно (на 10 вЂ” 15 /o) по сравнению с перепадом температур в зоне 2, так как на входе в зону 3 заготовки имеют температуру выше точки Кюри, а нагрев в зоне 3 производится токами повышенной частоты, причем частота тока подбирается из условий обеспечения минимума градиента температуры по сечению заготовки. Затем по сигналам блока 35 управления нагретые до заданной температуры заготовки захватываются роботом-манипулятором 32 и устанавливаются на позицию штамповки пресса 31, который по команде блока 34 управления производит штамповку изделия, после чего изделие поступает на дальнейшую обработку.

Питание зон 1 и 3 нагрева осуществляется источниками 4 и 6 питания повышенной частоты, например тиристорными преобразователями частоты. Причем рабочая частота источника 4 равна 5 вЂ” 10 кГц, а источника 6 вЂ” 0,5 вЂ” 2,5 кГц. Питание зоны 2 осуществляется источником 5 питания промышленной частоты. Кроме того, источники

4, 5 и 6 питания обеспечивают плавное регулирование выходной мощности.

813825

5 0 !

Датчики 7, 8 и 9 температуры измеряют температуру заготовок на выходе из каждой зоны индуктора. Регуляторы 10 вЂ” 13 температуры работают аналогично. Каждый из них имеет два входа: измерительный и задающий, и один выход. На измерительный вход подается напряжение, пропорциональное температуре заготовок, на задающий вход подается напряжение, пропорциональное заданному значению температуры. Разница (рассогласование) этих напряжений преобразуется регуляторами fO 11 и

12 и подается на управляющие входы источников 4, 5 и 6 питания, мощность которых изменяется в зависимости от знака и величины рассогласования и воздейству ет на температуру нагрева заготовок. Напряжения задания подаются на задающие входы регуляторов 10, 11 и 12 через дискриминаторы 21, 22 и 23 уровня сигнала программных 14, 15 и 16 кли от ручных 18, 19 и 20 задатчиков температуры. Программные задатчики 14, 15 и 16 предназначены для автоматического задания температуры в переходных и дежурных режимах нагрева.

Ручной задатчик предназначен для задания стационарных режимов нагрева.

Дискриминатор уровня сигнала из двух 25 сигналов пропускает на выход большее по абсолютному значению напряжение (сигнал) . В стацмонарном режиме работы напряжение ручного задатчика настраивается таким образом, что оно всегда больше по абсолютному значению, чем напряжение на выходе программного задатчика. В переходных и дежурных режимах напряжение на выходе программного задатчика больше, чем ручного.

Датчик 8 через схему 24 размножения сигналов обеспечивает подачу сигнала, пропорционального температуре заготовок на выходе из зоны 2, одновременно на измерительные входы двух регуляторов 11 и 12.

Причем к регулятору 11 напряжение подается непрерывно, а к регулятору 12 вЂ” че- 40 рез размыкающие контакты 26 релейной схемы 29. Таким образом, контуры регулирования температуры 1, 7, 10, 4 и 2, 8, 24, 11, 5 обеспечивают стабилизацию заготовок по выходу из зоны 1 и зоны 2 соответственно, а контур регулирования температуры 8, 45

24, 26, 12, 6, 3 подключен ко входу зоны 3 и обеспечивает предварительную стабилизацию температуры заготовок в этой зоне за счет изменения подводимой мощности источ ни ка 6.

Точная стабилизация температуры обеспечивается контуром 3, 9, 27, 13,86, 28, 36, 33. Датчик 9 измеряет температуру заготовок на выходе из зоны 3 и через контакты 27 релейной схемы 29 подает напряжения на вход регулятора 13. Регулятор 13 через логическую схему 30, контакты 28 и блок 36 управления воздействует на механизм 33 перемещения заготовок. Задание температуры регулятору 13 обеспечивается ручным задатчиком 20. При достижении температурой заготовок заданного значения и наличии сигналов с контрольных выходов блоков управления прессом 31 и роботом-манипулятором 32 о готовности их к работе логическая схема обеспечивает выдачу напряжения на втором выходе 41 (вых. 2), которое через контакты 28 и блок 36 управления подает команду на выдачу из зоны 3 индуктора очередной нагретой заготовки, загрузку новой холодной заготовки в зону

1 и передачу заготовки из зоны 1 в зону 2 и из зоны 2 в зону 3. Сигнал с контрольного выхода блока 36 управления запускает элементы выдержки времени всех программных задатчиков.

При нормальном функционировании схемы сигналы от блоков 34 и 35 должны поступать раньше, чем сигнал от блока 13, т. е. до достижения заготовкой заданного значения температуры.

В том случае, если к моменту достижения температурой заготовки на выходе зоны 3 заданного значения на вход логической схемы не поступают сигналы от блоков 34 и 35 управления или хотя бы от одного из них, что свидетельствует о неподготовленности пресса 31 или робота 32 к приему нагретой заготовки, то логическая схема

30 переключается и выдает напряжение на первый выход 40 (вых. 1), к которому подключен управляющий вход релейной схемы

29. Релейная схема срабатывает, размыкает свои контакты 26, 27 и 28, замыкает контакт 25 и самоблокируется. При этом выход регулятора 13 отключается от входа блока

36 управления механизма перемещения, выход датчика 9 отключается от входа регулятора 13 и подключается к входу регулятора 12. При этом образуется новый контур регулирования температуры 3, 9, 25, 12, 6, который обеспечивает стабилизацию температуры заготовок в зоне 3 индуктора на заданном уровне для стационарного режима.

Если через интервал времени, отсчитанный от момента выдачи предыдущей заготовки и в 1 5 вЂ” 2 0 раза больший чем интервал толкания, механизм перемещения заготовок не срабатывает, то элементы выдержки времени программных задатчиков 14, 15 и 16 переключат задание регуляторов 10, 11 и 12 и регуляторы снизят мощность источников 4, 5 и 6 до значений, соответствующих первому дежур.ному режиму.

До истечения интервала времени в 2,0вЂ”

5,0 раз большего чем интервал толкания срабатыва второй элемент выдержки времени и аналогичным образом переводит источники 5, 4 и 6, на второй дежурный режим и т. д. Программные задатчики могут содержать несколько элементов выдержки времени и в зависимости от номенклату13825

1О логической схемы

Сигналы

Вход

0 1

1 1

Выход

Формула изобртения

8 ры нагреваемых изделий обеспечивать необходимое количество дежурных режимов.

По истечении максимальной выдержки времени последний элемент выдержки времени выдает команду на отключение источников питания. При этом нагрев прекращается.

Если в момент до истечения максимальной выдержки времени на вход логической схемы поступают сигналы от блоков 34 и 35, то на третьем выходе 42 (вых. 3) появляется сигнал, осуществляющий сброс выдержки времени элементов выдержки времени всех программных задатчиков, которые сбрасывают задание дежурных режимов на секциях 1, 2, 3 индуктора и на задающие входы регуляторов 10, 11 и 12 поступает задание стационарных режимов нагрева от

1 0 1 0 1

2 0 0 1 1

3 0 0 0 0

1 0 0 0 0

2 0 0 0 0

3 0 0 0 1

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить точность поддержания температуры заготовок в стационарном, дежурном и переходном режимах нагрева, а также повысить качество нагрева путем сни кения окисления и обезуглероживания металла, так как перевод со стационарного режима нагрева на де- до журные, обеспечивающие минимум окисления и обезуглероживания металла, производится автоматически, что особенно важно при функционировании индукционной нагревательной установки в составе роботизированного нагревательного комплекса. 45

В переходных режимах, т. е. после кратковременных остановок прессового оборудования, устройство позволяет исключить недогрев заготовок, расположенных на выходе и перегрев последующих.

1. Индукционная методическая нагревательная установка, содержащая механизм перемещения заготовок, снабженный блоком управления, робот-манипулятор и технологический объект, например пресс, снабженные индивидуальными блоками упручных задатчиков 17, 18 и 19. Температура заготовок на выходе из секции 3 индуктора начинает изменяться. В момент достижения заданного значения температуры для стационарного режима и при наличии сигналов от блоков 34 и 35 о готовности робота и пресса логическая схема выдает сигнал на выходе 40 (вых. 1), сбрасывает блокировку релейной схемы и включает механизм ЗЗ перемещения заготовок, который выдает нагретую заготовку из индуктора. Далее система продолжает функционировать в стационарном режиме аналогично.

Связь между входными и выходными сигналами логической схемы 30 приведена в таблице.

1 1 1 0

0 0 0 1

0 0 0 1 равления с контрольными выходами и методический многозонный индуктор с зоной ударного нагрева, зоной термостатирования и зоной высокотемпературного нагрева, каждая из зон подключена к индивидуальному источнику питания, управляющие входы которых соединены с выводами соответствующих регуляторов температуры, первые входы каждого регулятора связаны с датчиками температуры соответствующей зоны, причем в зоне ударного нагрева непосредственно, а вторые вЂ” с выходами соответствующих ручных задатчиков температуры и с выходами программных задатчиков температуры, снабженных элементами выдержки времени с запускающим и сбрасывающим входом, отличающаяся тем, что с целью повышения качества нагрева, она снабжена релейным блоком, вход которого соединен с первым выходом логического блока, второй выход которого через первый размыкающий контакт релейного блока соединен со входом блока управления механизма перемещения заготовок, выход которого подключен к запускающим входам программных задатчиков всех зон, сбрасывающие входы задатчиков соединены с третьим выходом логического блока, первый вход которого связан с контрольным выходом блока

813825

Составитель О. Турпак

Редактор Ю. Петрушко Техред А. Бойкас Корректор E. Рошко

Заказ 417/82 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о1 крытий

113035, Москва, )K вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 управления технологического объекта, второй вЂ” с контрольным выходом робота, а третий вЂ” с выходом дополнительного регулятора температуры, первый вход дополнительного регулятора подключен к дополнительному ручному задатчику температуры, а второй через второй размыкающий контакт релейного блока вЂ” к выходу датчика температуры высокотемпературной Зоны, причем связь датчика температуры выеокотемпературной зоны с ее регулятором выполнена через замыкающий контакт релейного блока, а датчик зоны термостатиррвания с ее регулятором вЂ” через первый выход блока размножения контактов, второй вы= ход которого через третий размыкающий контакт релейного блока подключен к первому входу регулятора высокотемпературной зоны, а связь ручных и программных задатчиков температуры каждой зоны с регуляторами температуры этих зон выполнена через дискриминаторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Применение токов высокой частоты в электротермии. «Машиностроение», 1973, с. 225 вЂ” 231.

2. Патент Японии Мв 52 вЂ” 47178, кл. 67 J 51, 1977.

Индукционная методическая нагрева-тельная установка

Похожие патенты: