УСТАНОВКА ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ЗАГОТОВОК Российский патент 1994 года по МПК C21D1/42 

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для автоматизации процесса нагрева заготовок типа дисков перед пластической деформацией в кузнечно-прессовом производстве в комплексе установка - робот - пресс.

Известно устройство для индукционного нагрева заготовок, обеспечивающее надежную поштучную выгрузку нагретых заготовок без снижения заданной температуры при выгрузке, выбранное в качестве прототипа, содержащее индуктор и механизм загрузки, состоящий из пневмоцилиндра подачи заготовок в зону загрузки. Для проталкивания заготовок в индуктор установлен пневмоцилиндр с подпружиненным толкателем. Индуктор имеет щель, в которой установлен отсекатель, имеющий форму вилки и работающий от пневмоцилиндра. Индуктор снабжен со стороны выгрузки подпружиненным водоохлаждаемым упором с наконечником, проходящим сквозь вилку отсекателя [1].

В известном устройстве заготовка, находясь в щели индуктора, попадает в ослабленное электромагнитное поле, а продолжение индуктора со стороны выгрузки - дополнительный отвод тепла. Наличие пружины - один из недостатков, так как пружина во время работы опускается и ее периодически необходимо заменять, иначе заготовка не оказывается в положении против отсекателя в щели индуктора. Недостатком является ненадежность перемещения короткомерных заготовок, так как заготовка не имеет устойчивого положения и возможно ее падение вперед.

Известна установка для индукционного нагрева заготовок, содержащая индуктор, датчик определения температуры, соединенный посредством преобразующей схемы с механизмом подачи заготовок, в которой скорость перемещения заготовок в индукторе регулируется по сигналам электромагнитного датчика температуры [2].

Недостатком установки является ограниченная номенклатура нагреваемых заготовок как по материалам, так и по геометри- ческим размерам. Поскольку регулирование температуры нагрева в установке производится по изменению магнитных свойств, то возможен нагрев только стальных заготовок, нагрев материалов, не обладающих магнитными свойствами (например, медные, титановые сплавы) невозможен.

Ход ползуна в установке имеет постоянную нерегулируемую величину, поэтому при длине заготовки, не равной величине хода ползуна, часть крайней заготовки на выходной стороне индуктора находится вне активной зоны индуктора и охлаждается, что приводит к неравномерности распределения температуры по длине заготовки и снижению качества нагрева.

Цель изобретения - расширение номенклатуры нагреваемых заготовок и повышения качества нагрева, а также повышения надежности работы установки.

Указанная цель достигается тем, что в установке для индукционного нагрева заготовок, содержащей механизм загрузки, соосно расположенные индуктор и механизм подачи заготовок с толкателем и систему управления, механизм подачи заготовок выполнен в виде пневмоцилиндра, установленного в нем поршня с кольцевым магнитом на конце, и установленных на наружной поверхности пневмоцилиндра магниточувствительных датчиков начала и конца хода поршня, имеющих возможность попеременного взаимодействия с кольцевым магнитом, при этом датчик конца хода поршня имеет возможность наладочного перемещения вдоль оси пневмоцилиндра. Поршень пневмоцилиндра выполнен с полым штоком и с радиально расположенным на конце штока отверстием.

На фиг. 1 показана установка, общий вид; на фиг. 2 показан продольный разрез пневмоцилиндра.

Установка индукционного нагрева заготовок содержит вибробункер 1, индуктор 2, внутри которого расположена огнеупорная керамическая труба 3, раму 4, которая выполнена с рядом отверстий 5 для присоединения к стойке 6 посредством кольца 7, устанавливающего индуктор 2 на нужный угол, пневмоцилиндр 8 толкателя заготовок, шток пневмоцилиндра 9, выполненный полым с радиально расположенным отверстием 10 на конце, поршень 11 с кольцевым магнитом 12, механизм 13 загрузки, механизм 14 выгрузки, заслонку 15, датчик 16 включения пневмоцилиндра 8, датчик 17, дающий команду роботу на перенос заготовки 18 в штамп. Магниточувствительный (герконовый) датчик 19 начала хода пневмоцилиндра 8 установлен постоянно на исходное положение поршня 11 пневмоцилиндра 8, магниточувствительный (герконовый) датчик 20 конца хода устанав- ливается на линейке 21 так, чтобы выдача заготовки 18 происходила после заполнения индуктора 2 заготовками на 2/3 длины индуктора и чтобы при ходе штока 9 заготовка 18 легко скатывалась с края индуктора 2 на площадку выдачи механизма 14 выгрузки.

Установка индукционного нагрева работает следующим образом.

Заготовки одинаковой длины навалом засыпаются в вибробункер 1, герконовый датчик 20 устанавливается на линейке 21 на нужный ход поршня 11. Установка включается на автоматический режим. Вибробункер 1 поштучно выдает заготовки 18 на подающий лоток механизма 13 загрузки 13. Когда заготовка 18 касается датчика 16, вибробункер 1 выключается. Далее включается реле времени на пульте управления установки, определяющее темп подачи заготовок в индуктор. После необходимой выдержки реле времени выдает сигнал на включение в работу пневмоцилиндра 8. Поршень 11 начинает двигается вверх, и шток 9 подает заготовку 18 в индуктор 2 до тех пор, пока магнит 12 поршня 11 не доходит до герконового датчика 20, который дает команду на обратный ход поршня 11. Вместе с штоком 9 заготовка 18 под воздействием силы тяжести опускается по огнеупорной керамической трубе 3 на торец лотка механизма 13 загрузки. Шток 9 продолжает движение вниз до тех пор, пока магнит 12 не встречается с герконовым датчиком 19 и поршень 11 не останавливается в исходном положении. Датчик 19 выдает команду на включение вибробункера 1, который выдает на лоток механизма 13 загрузки следующую заготовку 18. Заготовка 18, касаясь датчика 16, включает в работу реле времени, задающее темп выдачи, и цикл повторяется. Только в этот раз шток 9 перемещает вдоль индуктора вверх и вниз уже две заготовки 18. После того, как высота столба заготовок 18, перемещаемых штоком 9 вдоль зоны нагрева индуктора, достигает величины, равной примерно 2/3 длины индуктора, крайняя верхняя заготовка 18, нагретая за это время до необходимой температуры, при очередном ходе штока 9 вверх откидывает заслонку 15 и скатывается на площадку механизма 14 выгрузки. Остальные заготовки возвращаются с штоком 9 вниз до касания с торцом лотка механизма 13 загрузки. Нагретая заготовка воздействует на датчик 17, дающий команду роботу на подачу заготовки в штамп. После прихода поршня 11 в нижнее исходное положение начинается новый цикл, и следующая заготовка подается в индуктор.

В системе управления установкой предусмотрена блокировка, прекращающая работу установки в случае, если нагретая заготовка не попала в штамп, а также в случае выхода из строя штампа по каким-либо причинам.

Темп подачи заготовок в индуктор, необходимый для их нагрева до заданной температуры, выбирается с помощью оптического пирометра. Пирометр также используется и для контроля температуры нагрева заготовок.

Поскольку при подаче каждой заготовки 18 шток 9 заходит в зону нагрева, то происходит его разогрев вихревыми токами. При обратном ходе происходит охлаждение штока 9 сжатым воздухом, под воздействием которого производится перемещение поршня 11 в исходное положение.

Для повышения интенсивности охлаждения шток 9 выполнен полым с отверстием 10. Такая конструкция дает возможность охлаждения сжатым воздухом штока 9 по наружной и внутренней поверхностям. Тонкие стенки стабильно держат низкую температуру штока 9, повышая надежность его работы и установки в целом.

Предлагаемая установка может использоваться для нагрева широкой номенклатуры заготовок типа дисков.

Размещение магниточувствительного датчика 20 с возможностью перемещения по регулировочной линейке 21 позволяет настроить установку на нагрев партии заготовок типа дисков любой длины путем подбора величины хода поршня 11, обеспечивающей выдачу нагретых заготовок по одной штуке при постоянной загрузке индуктора на 2/3 его длины. Заполнение индуктора на 2/3 его длины дает возможность держать крайнюю верхнюю заготовку в активной зоне индуктора, предотвращая ее охлаждение и позволяя равномерно распределять температуру по длине и сечению заготовки, что повышает качество нагрева.

Постоянное перемещение столба заготовок вверх и вниз в зоне нагрева индуктора создает вибрационный эффект, препятствующий слипанию и привариванию нагретых заготовок друг с другом, что повышает надежность установки. Расположение индуктора под углом к горизонтальной плоскости препятствует опрокидыванию заготовок типа дисков на торец при их перемещении в зоне нагрева индуктора, а также способствует повышению надежности работы установки.

Установка может использоваться для нагрева заготовок из магнитных и немагнитных материалов, так как регулировка времени и температуры нагрева производится оптическим пирометром и реле времени.

Использование: автоматизация процесса нагрева заготовок типа дисков (диаметр больше или равен длине) перед пластической деформацией в кузнечно-прессовом производстве в комплексе установка - робот - пресс. Сущность изобретения: установка индукционного нагрева содержит механизм загрузки, индуктор, механизм подачи заготовок с толкателем и механизм выгрузки. Механизм подачи заготовок выполнен в виде пневмоцилиндра, установленного в нем поршня с кольцевым магнитом на конце и установленных на наружной поверхности пневмоцилиндра магниточувствительных датчиков, начала и конца хода поршня, имеющих возможность переменного взаимодействия с кольцевым магнитом, при этом датчик конца хода поршня имеет возможность наладочного перемещения вдоль оси пневмоцилиндра. Установка позволяет расширить номенклатуру нагреваемых заготовок и повысить качество нагрева. 2 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ЗАГОТОВОК, содержащая механизм загрузки, соосно расположенные индуктор и механизм подачи заготовок с толкателем и систему управления, отличающаяся тем, что, с целью расширения номенклатуры нагреваемых заготовок и повышения качества нагрева, механизм подачи заготовок выполнен в виде пневмоцилиндра, установленного в нем поршня с кольцевым магнитом на конце и установленных на наружной поверхности пневмоцилиндра магниточувствительных датчиков начала и конца хода поршня, имеющих возможность попеременного взаимодействия с кольцевым магнитом, при этом датчик конца хода поршня имеет возможность наладочного перемещения вдоль оси пневмоцилиндра. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе, поршень пневмоцилиндра выполнен с полым штоком и радиально расположенным на конце штока отверстием.