УСТАНОВКА ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ШТАМПОВКИ Российский патент 2003 года по МПК B21D26/14 

Изобретение относится к области магнитно-импульсной обработки металлов и предназначено для использования в машиностроении при формообразовании операций магнитно-импульсной штамповки: раздача, обжим, калибровка, сборка и другие, выполняемые на специальном оборудовании - магнитно-импульсных установках.

Известна установка для магнитно-импульсной штамповки (Талалаев А.К., Индукторы и установки для магнитно-импульсной обработки металлов: М.: НТЦ "ИНФОРМТЕХНИКА", 1992, стр. 25), содержащая индивидуальные цепи формирования импульсов напряжения поджига для каждого коммутатора тока многоблочной установки. Количество цепей зависит от числа блоков емкостных накопителей.

Однако известное устройство обладает таким недостатком как невозможность управления отдельными блоками емкостных накопителей, что необходимо для снижения энергоемкости установки.

Наиболее близкой является установка для операций магнитно-импульсной штамповки (SU 605661 А, кл. B 21 D 26/14, 05.05.1978), включающая выпрямительно-зарядное устройство, батарею емкостных накопителей энергии, разрядники и индуктор.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение информативности, точности управления процессом, повышение повторяемости выпускаемой продукции, расширение технологических возможностей и повышение экономичности обработки, повышение КПД процесса разряда емкостных накопителей.

Требуемая задача достигается тем, что в установке для операций магнитно-импульсной штамповки, включающей выпрямительно-зарядное устройство, батарею емкостных накопителей энергии, разрядники и индуктор, при этом она содержит генератор импульсов, счетчик, три задатчика времени, ключевые устройства и нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты, при этом генератор импульсов соединен со счетчиком, соединенным с тремя задатчиками времени, каждый из которых соединен с соответствующим ключевым устройством, ключевые устройства соединены параллельно через нормально замкнутые контакты друг с другом и параллельно нормально разомкнутому контакту, включенному последовательно в цепь, содержащую повышающий трансформатор, выпрямительное устройство и нормально разомкнутый контакт; параллельно каждому ключевому устройству подсоединена цепь, состоящая из резистора и конденсатора, соединенных последовательно и подключенных каждый к своему резистору, соединенному с управляющим входом соответствующего разрядника, при этом каждый из емкостных накопителей энергии соединен с индуктором через соответствующий разрядник.

Кроме того:
- каждый из разрядников включен последовательно в цепь, состоящую из выпрямительного устройства, повышающего трансформатора и емкостного накопителя, а емкостные накопители соединены параллельно индуктору;
- она содержит три одинаковых канала, каждый из которых содержит задатчик напряжения, прибор контроля напряжения, блок формирования импульсов, общее для всех каналов устройство счета, ключевое устройство, контактор и источник напряжения, при этом задатчик напряжения соединен с прибором контроля напряжения, блоком формирования импульсов и соответствующим емкостным накопителем энергии, блок формирования импульсов соединен с ключевым устройством, а ключевое устройство соединено с контактором, при этом контакторы подключены к источнику напряжения;
- она содержит второй генератор импульсов, счетчики импульсов и индикаторы, при этом устройство счета присоединено к выводу второго генератора импульсов и имеет два вывода, каждый из которых соединен со своим счетчиком импульсов, а каждый счетчик импульсов соединен со своим индикатором.

В данной схеме управления предложено и реализовано новое схемное решение, которое позволяет повысить гибкость оборудования, улучшить точность и синхронность срабатывания модулей, а также контроль и управляемость системы в целом.

В настоящее время уже создано большое количество моделей магнитно-импульсных установок, отличающихся друг от друга в основном уровнем используемой энергии, электрической емкостью накопителей и собственной частотой разрядного тока. С целью повышения КПД установок наметилась тенденция к усложнению их электрических схем, а также перспективности использования многоблочных магнитно-импульсных установок с более сложной системой управления процессами заряда и разряда отдельных модулей емкостных накопителей, обеспечивающих достаточно высокую точность и надежность.

Предлагаемая установка для операций магнитно-импульсной штамповки, в которой реализовано новое схемное решение, позволяет повысить гибкость оборудования, улучшить точность и синхронность срабатывания модулей, а также контроль и управляемость системы в целом.

В предлагаемой системе управления установки отсутствуют отдельные недостатки, имеющиеся в предыдущих системах управления зарядом и разрядом магнитно-импульсных установок. Предлагаемая система управления магнитно-импульсной установкой компактна, позволяет эффективнее контролировать амплитуду разрядного тока, варьировать интервалами времени в пределах микросекунд между разрядом отдельных блоков емкостных накопителей, повышает экономичность, надежность, точность и информативность процессов управления как зарядом, так и разрядом отдельных модулей емкостных накопителей магнитно-импульсной установки, что расширяет технологические возможности магнитно-импульсной штамповки для применения ее в условиях мелкосерийного производства и предприятий различных форм собственности.

Таким образом, достигается требуемый технический результат - повышение гибкости оборудования, улучшение точности и синхронности срабатывания модулей, а также контроля и управляемости системы в целом.

Для пояснения описываемой установки приведена схема управления процессом заряда - разряда магнитно-импульсной установки.

Предлагаемая схема управления магнитно-импульсной установкой представлена на чертеже.

Установка для операций магнитно-импульсной штамповки содержит три идентичных канала управления зарядом и разрядом отдельных блоков емкостных накопителей энергии. В состав каждого из каналов входят задатчики напряжения 1, 2, 3, подключенные к блокам формирования импульсов 4, 5, 6, которые соединены с соответствующим ключевым устройством 7, 8, 9, управляющим посредством контактора 10, 11, 12 отдельными контактами 13, 14, 15, с помощью которого каждый из каналов управляет процессом заряда отдельного блока емкостных накопителей 16, 17, 18.

В состав каждого канала входит также отдельный переключатель задатчика времени 19, 20, 21, со своим ключевым устройством 22, 23, 24, управляющим, в свою очередь, цепью разряда емкостного накопителя своего канала управления 25, 26, 27 на соответствующий ему игнитронный разрядник 28, 29, 30.

Анализируемая схема магнитно-импульсной установки имеет блок счета временных интервалов (в микросекундном диапазоне) между разрядами отдельных емкостных накопителей. В состав блока входит генератор 31, подключенный к устройству управления счетчиками 32, счетчики 33, 34, подающие информацию на цифровые индикаторы 35, 36, которая может сохраняться на них длительное время.

А также на схеме представлены приборы 37, 38, 39 для контроля напряжения на емкостных накопителях, зарядный трансформатор 40, и соединенное с ним выпрямительное устройство 41, нормально замкнутые контакты 42, 43 и токоограничительные резисторы 45, 46, 47, резисторы 48, 49, 50, генератор 51, подключенный к счетчику 52, индуктор 53, контакт 54, выпрямительное устройство 55, подключенное к трансформатору 56, нормально разомкнутые контакты 57 и 58.

Функционирует предложенное устройство следующим образом.

В процессе заряда емкостных накопителей энергии всех блоков магнитно-импульсной установки, как только уровень сигнала на выходе задатчика напряжения 1, 2, 3 какого-либо из каналов управления достигнет порога срабатывания формирователя импульсов 4, 5, 6, на выходе последнего появляется крутой фронт сигнала.

Этот сигнал переключит ключевое устройство 7, 8, 9, управляющее работой соответствующего высоковольтного контактора 10, 11, 12, который разомкнет цепь заряда отдельного блока емкостных накопителей, управляемую рассматриваемым каналом. Напряжение на емкостных накопителях 16, 17, 18 можно проконтролировать приборами 37, 38, 39.

При включении магнитно-импульсной установки происходит заряд емкостных накопителей 25, 26, 27 через зарядный трансформатор 40, выпрямительное устройство 41, нормально замкнутые контакты 42, 43, и токоограничительные резисторы 45, 46, 47 до напряжения 2.5 кВ.

Плюсовые выводы указанных емкостных накопителей через резисторы 48, 49, 50 подключаются к управляющим электродам игнитронных разрядников 28, 29, 30.

По команде "ЗАРЯД" с пульта управления оператора, начинается процесс заряда всех блоков емкостных накопителей до напряжений, установленных задатчиками 1, 2, 3, как было рассмотрено выше. По команде "РАЗРЯД", прямоугольные импульсы частотой 1 МГц с генератора 51, начинают поступать на вход счетчика 52. Выходы счетчика подсоединены к задатчику интервалов времени 19, 20, 21, имеющему три переключателя разных каналов, общие выводы которых соединены каждый со своим ключевым устройством 22, 23, 24. Каждый переключатель имеет на приборной панели шкалу, проградуированную в микросекундах. По этой шкале устанавливается интервал времени между разрядом отдельных блоков емкостных накопителей.

По команде "РАЗРЯД" блок автоматики магнитно-импульсной установки размыкает нормально замкнутые контакты 42, 43. Счетчик 52 начинает считать импульсы с генератора, и как только он досчитает до заданного каким-либо переключателем положения, активизируется соответствующее ключевое устройство 22, 23, 24, которое подключит минусовой вывод своего емкостного накопителя 25, 26, 27 к общему проводу установки. После этого указанный емкостной накопитель начинает разряжаться через свой резистор 48, 49, 50 на соответствующий разрядник 28, 29, 30, включая его. Происходит разряд отдельного блока емкостных накопителей соответствующего канала на индуктор 53. Так активизируются поочередно или вместе, в зависимости от того, на какое время были установлены переключатели блока 19, 20, 21, все три канала разряда, которые в свою очередь подключают заряженные блоки емкостных накопителей к индуктору 53.

Контакт 54 замыкается только после того как сработают все ключевые устройства 22, 23, 24 и производит подключение выводов емкостных накопителей 25, 26, 27 к общему проводу установки.

С началом разряда емкостных накопителей 16, 17, 18 происходит переключение блоков формирования импульсов 4, 5, 6 в последовательности, заданной устройством управления разрядом. Сигналы с блоков формирования импульсов поступают на устройство управления счетчиками 32. По команде "РАЗРЯД" импульсы с генератора 31 поступают на вход 32. При разряде первого блока емкостных накопителей включается счетчик 33 и начинает считать импульсы с генератора 31. С началом разряда второго блока счетчик 33 переходит в режим хранения информации, которая в цифровом виде отображается на индикаторе 35. Тут же включается счетчик 34 и начинает считать импульсы с генератора 31, а затем с началом разряда третьего блока емкостных накопителей индуктор и счетчик 34 переходит в режим хранения. Информация со счетчика 34 высвечивается на индикаторе 36. Цифровая информация может сохраняться на индикаторах длительное время (до следующего разряда емкостных накопителей или до отключения магнитно-импульсной установки).

Таким образом, предлагаемое и реализованное новое схемное решение модификации магнитно-импульсной установки позволяет повысить гибкость оборудования, улучшить точность и синхронность срабатывания модулей, а также контроль и управляемость системы в целом, повышает КПД процесса разряда емкостных накопителей, что важно при использовании больших энергий; обеспечивает высокую надежность и синхронность срабатывания коммутаторов тока при параллельном включении необходимого количества емкостных накопителей, подключенных к одной или нескольким нагрузкам, а также снизить энергоемкость операции и контролировать работу каждого отдельного модуля емкостных накопителей с выводом информации на пульт оператора. Предлагаемая система управления магнитно-импульсной установки компактна, позволяет эффективнее контролировать амплитуду разрядного тока, варьировать интервалами времени в пределах микросекунд между разрядом отдельных блоков емкостных накопителей, повышает экономичность, надежность, точность и информативность процессов управления как зарядом, так и разрядом отдельных модулей емкостных накопителей магнитно-импульсной установки, что расширяет технологические возможности магнитно-импульсной штамповки для применения ее в условиях мелкосерийного производства и предприятий различных форм собственности.

Изобретение относится к области магнитно-импульсной обработки металлов и предназначено для использования в машиностроении при формообразовании операций магнитно-импульсной штамповки. Установка для операций магнитно-импульсной штамповки включает выпрямительно-зарядное устройство, батарею емкостных накопителей энергии, разрядники и индуктор. Установка также содержит генератор импульсов, счетчик, три задатчика времени, ключевые устройства и нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты. Генератор импульсов соединен со счетчиком, соединенным с тремя задатчиками времени, каждый из которых соединен с соответствующим ключевым устройством. Ключевые устройства соединены параллельно через нормально замкнутые контакты друг с другом и параллельно нормально разомкнутому контакту, нормально разомкнутый контакт включен последовательно в цепь, содержащую повышающий трансформатор, выпрямительное устройство и нормально разомкнутый контакт. Параллельно каждому ключевому устройству подсоединена цепь, состоящая из резистора и конденсатора, соединенных последовательно и подключенных каждый к своему резистору, соединенному с управляющим входом соответствующего разрядника. Каждый из емкостных накопителей энергии соединен с индуктором через соответствующий разрядник. Изобретение позволяет повысить информативность, точность управления процессом, повысить повторяемость выпускаемой продукции, расширить технологические возможности и повысить экономичность обработки, повысить КПД процесса разряда емкостных накопителей. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для операций магнитно-импульсной штамповки, включающая выпрямительно-зарядное устройство, батарею емкостных накопителей энергии, разрядники и индуктор, отличающаяся тем, что она содержит генератор импульсов, счетчик, три задатчика времени, ключевые устройства и нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты, при этом генератор импульсов соединен со счетчиком, соединенным с тремя задатчиками времени, каждый из которых соединен с соответствующим ключевым устройством, ключевые устройства соединены параллельно через нормально замкнутые контакты друг с другом и параллельно нормально разомкнутому контакту, включенному последовательно в цепь, содержащую повышающий трансформатор, выпрямительное устройство и нормально разомкнутый контакт; параллельно каждому ключевому устройству подсоединена цепь, состоящая из резистора и конденсатора, соединенных последовательно и подключенных каждый к своему резистору, соединенному с управляющим входом соответствующего разрядника, при этом каждый из емкостных накопителей энергии соединен с индуктором через соответствующий разрядник. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый из разрядников включен последовательно в цепь, состоящую из выпрямительного устройства, повышающего трансформатора и емкостного накопителя, а емкостные накопители соединены параллельно индуктору. 3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит три одинаковых канала, каждый из которых содержит задатчик напряжения, прибор контроля напряжения, блок формирования импульсов, общее для всех каналов устройство счета, ключевое устройство, контактор и источник напряжения, при этом задатчик напряжения соединен с прибором контроля напряжения, блоком формирования импульсов и соответствующим емкостным накопителем энергии, блок формирования импульсов соединен с ключевым устройством, а ключевое устройство соединено с контактором, при этом контакторы подключены к источнику напряжения. 4. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что она содержит второй генератор импульсов, счетчики импульсов и индикаторы, при этом устройство счета присоединено к выводу второго генератора импульсов и имеет два вывода, каждый из которых соединен со своим счетчиком импульсов, а каждый счетчик импульсов соединен со своим индикатором.