Стержневая машина Советский патент 1983 года по МПК B22C19/04 

(54; СТЕРЖНЕВАЯ МАШИНА

1

Иаофетение относится к литейному производству и может быть использовано в стержневых отделениях литейных цехов.

Известна стержневая машина для изготовления стержней, состоящая из станины, механизма дутья, стержневого ящика я устройства управления l

Однако эта машина не позволяет изготавливать стержни из смесей холодно- to го или горячего твердения, так как процесс затвердевания стержня должен осуществляться за пределами машины.

Наиболее близкой к предлагаемой яв- ,j ляе1ся стержневая машина для изготовления стержней в нагреваетлой оснаст ке, состоящая из станины, механизма ду1ъя, стержневого $пцика со встроенными нагревателями, устройства управления и ис- 30 полнительных механизмов. Обычно в стержневом snnnxe устанавливается датчик температуры, который соединен с прибором, обеспечивающим поддержание постоянной

температуры нагрева ящика. Процесс изготовления стержня осуществляется следующим образом. Стержневая смесь, находящаяся в емкости механизма дутья за рчет сжатого воздуха поступает в стержневой ящик предварительно нагретый до 26О-ЗОО С. Смесь выдерживается в ящике в 15-6О с, после чего затвердевший стерж ш извлекается из ящика при его раскрытии. Все технологические операции выполняются машиной по командам командоаппа ата. В основу работы устройства управления машиной ПОЛОЖА позшшоняо-временной принцип управления. Длительность выдержки стержня в ящике задается заранее на основании результатов предварительных испытаний, осуществляемых методом технологических проб. В процессе изготовл ия длительность вахожленйя стержня в ящике практически не изменяется, так как это требует сложных переналадок командоаппарата, вхояяшего в состав устройства управления ЯД.

Недостатком устройства является отсутствие обратной связи между изготавливаемым стержнем и устройством управлеШШ машиной, В связи с тем, что физикохимические свойства стержневых смесей, а также реакционная способность связующего материала колеблются в весьма широких пределах, оптимальная длительность твердения имеет разброс от стержня к стержню и отличается от действительной вьщержке стержня в ящике. На практике длительностти выдержки твердения стержня возвышается. Делается это для того, чтобы, при снижении скорости твердения связующего уменьшит брак. При этом понижается производительность стержневой машиныи снижаются физико-механические свойства стержня, так как передержка стержня в ящике приводит к частичной деструкции связующего матерала под воздействием повышенной температуры.

Цель изобретения - повышение качества стержней и увеличение производитесьности стержневой машины.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления содержит измерительно-логический блок, вход которого

.

связан с датчиком, а выход - с блоком

управления, причем измерительно-логический блок состоит из триггера общего пуска, выход которого через элемент И связан со входом одновибратора, а его выход через эпемент ИЛИ соединен с первым триггером цикла и сбросом счетчика с памятью, а другой вход элемента И также как и индикатор связан с выход ом регулируемого порогового элемента, вход которого связан с выходом датчика, установленного в стержневом ящике, кроме того, разрешающий выход первого триггера цикла связан с входом генератора линейно-нарастающего напряжения, а через ключ и счетчик с задаваемым переменным коэффициентом деления - со входом счетчика с памятью, при этом упомянутый ключ связан с генератором импульсов, а зап|эещаюший сигнал первохч) триггера цикла с шинами Сброс счетчика с переменным коэффициентом деления и генератора линейно-нарастающего напряжения, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с упомянутым датчиком, а выход - со входом Сброс первого триггера цикла и через второй элемент ИЛИ со вторым триггером цикла, а другой

вход второго элемента ИЛИ связан через первый переключатель с выходом другого элемента И, на один вход которого поступает выходной сигнал первого элемента И, а на второй соединенный с входом Сброс третьего триггера цикла поступает сигнал с первого выхода второго переключателя, причем второй выход упомянутого первого переключателя связан с другим входом первого элемента ИЛИ, кроме того, выход второго триггера цикла связан с ключом вход которого соединен с генератором импульсов, а выход со входом счетчика времени, на выходе которого имею1х;я две цепочки из дешифратора и одновибратора, выход первой из которых связан,со входом Сброс реверсивного счетчика, а второй - с шиной Занесение этого же счетчика, приf чем регистр этого реверсивного счетчика соединен с выходным регистром упомянуто счетчика с памятью, хроме того, выход счетчика времени через еще один деишфратор связан, с выходом третьего триггера цикла, разрешающий вьпсод которого соединен со сбросом счетчика времени и второго генератора линейно-нарас- тающего напряжения, запрещающий выход с его сбросом, выход второго генератора линейно-нарастающего напряжения поо тупает на первый вход второго элемента сравнения, на второй вход которого поступает сигнал датчика, установленного в стержневом ящике, а вход ключа, связанного с разреш ающим выходом третьего триггера пуска связан с генератором импульсов, выход этого ключа связан вычитающим входом упомянутого реверсивного счетчика, гфичем выход второго элемента .сравнения соединен с первым входом второго перослючателя, второй вход которого соединен с выходом Заем реверсивного счетчика, а второй выход соединен с входом Сброс триггера пуска и через усилитель с блоком управления исполнительными механизмами.

На фиг. I представлена блок-схема упра вления стержневой мащиной, на фиг, 2 - блок-схема измерительно-логического блока.

На фиг. I показан стержневой ящик I, в котором установлен датчик 2 электрофизических свойств смеси, соединенный с устройством 3 управления в состав которого входят измерительно-логический блок 4 и блок 5 управления исполнительными механизмами. Выход датчика 2 сое- Лтаен с первым выходом измерительнологического блока 4, на второй вход

этого блока поступает сигнал 6 начала цикла работы. Выход блока 5 соединён с входом блока 7 исполнительных механимов 7, который обеспечшзает открытие стержневого ящика I и извлечение готового стержня. На фиг. 2 представлена блок-схема измерительно-логического блока, в состав которого входят следукнцие элементы. С выходом датчика 2 соединен вход порогового эп&лента 8 с регулируемым порогом срабатьюания. Элемен 8 имеет разрешающий выход, соединенны с индикатором 9 нормальной работы с одним из уходов элемента совпадешш И Ю, и запрещающий выход, соединенный с блоком 5 управления исполнительными механизмами (не показан).

Второй вход элемента И Ю соединен с выходом триггера 11 общего пуска, На вход которого поступает сигнал 6 начала цикла. Выход элемента И 10 соединен со входом формирователя 12 одиночного импущла и первьш входом элемента И 13. Выход формирователя через эпемеат ИЛИ 14 связан как с триггером 15 пуска, так и с входом Сброс счетчика 16 с памятью, а разрешающий выхо триггера 15 через элемент И 17 соединен с входом счетчика 18 с переменным коэффициентом деления (умножения), к{х ме того разрешающий выход триггера 15 связан с шиной Пуск генератора 1Э линейно--нарастающего напряжения. В время запреэпающий выход этого же триггера 15 связан с шттами Сброс счетчиЧ ка 18 и г ератора 19, Коэффициент де Ленин (умножения) счетчика 18 задается ручным задатчиком 20. Через другой вход элемшта И 17 выход генератора 21 импульсов связан со входом счетчика 18, выход которого соединен со вкоат упомянутого счетчика с памятью 16, а выход генератора 19 линейно-нарастающего напряжения соединен с первым входом элемента 22 сравнения, второй юсод которого соединен с выходам датчика 2. Сигнал равенства входных напряжений элемшта 22 поступает ва Сброс триггера 15 и на один из входов элемента ИЛИ 23, Выход элемихта И 13 поступает либр на второй вход элилента ИЛИ 23 либо 1 а второй вход элемента ИЛИ 14. Это определяется состоянио д п еключатеш 24. Выход элемента ИЛИ 23 соединен с триггером 25 пуска, разрешающий

выход которого связан с элементом И 26, другой вход которого подключен к выходу генератора 21 импутшсов, а выход - к входу счетчика 27 времени. Для получеюш сигналов об истечении заданны инт валов времени к выходам счетчика 27 времени подключены дешифраторы 28 и 29, выход которых через формировате ли ЗО и 31 импульсов соединены соответственна с шинами Сброс и 3аяесение реверсивного счетчика 32 импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом элемента И 33, входной регистр соединен с выходным регистром iсчетчика 16, На фиг, 2 показан усилитель 34, выход которого соединен с блоком 5. Другой выход 27 времени через соответствующий дешифратор 35 соединен с триггером 36 пуска, разрешающий выход которого соединен с шиной Сброс счетчика 2Т времени; со входом Сброс триггера 25, с шиной Пуск генератора 37 линейно-нарастающего напряжения и входом элемв{та И 33. Запрещающий триггер 36 связан с входом Сброс reiepaTopa 37, выход которого поступает на первый вход эле. мента 38 сравнения второй вход которого соедини с выходом датчика 2, а выход с первым входом п еключате1га 39, второй вход которого соедини о выходом j переноса при вычитании (заем) счетчи ка 32, а один, из выходов перекякиателя . 39 соедини с входетл Сброс триггера 11 и усилителем 34, второй выход этого переключателя 39 - с входом Сброс триггера 3 6 и вторым входом элемента И 13..

Ст жневая машина работает следующим образом.

По команде блока 5 ущювления исполнительными механизмами (фиг. I) закрывается стержвевой ятаик я происходит заполнение ето стержневой смесью. ОдHOBp vieHHo с этим сигнал 6 поступает на вход измерительио-логичесжого блока 3, вызывая срабат ание триггера 11 и сброс схемы. В связи с тем, что связующие вещества, используемые для изготовлений стеряга в нагреваемой оснасже, обладают электрической проводимостью, смесь, заполняющая стержневой. snuHK, является электропроводной. В сипу, этого датчик 2 начинает вырабатывать электрический сигнал, пропорциональный электрической проводимости стержневой смеси. Величина электропроводности смеси зависит от содервкания в ней связующего вещества и равномерности его распределения по поверхности зерен, поэтому по значению исходной электропроводности 71 можно судить о последующих прочностных и технологических свойствах готового стержня. Если электропроводность смеси ниже предельно допустимого значения, Го изготовленный из такой меси стержень не обеспечивает требуемых свойств В случае, если сигнал, поступающий с датчика 2 не ниже предельно допустимого значения, срабатывает пороговый элемент 8, на что указывает индикатор 9. Порог срабатывания элетлента 8 выбирается заранее таким образом, чтобы исключить срабатывание элемента 8 при пустом стержневом ящике или в случае заполнения его некондиционной стержневой смесью (плохо перемешанной в смесителе, высохшей и т. д.). Ь этом случа запрещакяций сигнал элемента 8 используется для соответствующей сигналнзации, означающей, что заполняющая стерж невой ящик смесь не годится для изготов ления данного стернш;я (на фиг. 2 сигнализация не показана). При срабатывании элемента 8 сигнал с его выхода поступает на один вход элемента И 1О, на другой вход которого поступает сигнал триггера II. Таки обра зом, на входе элемента И Ю сигнал будет лишь после срабатывания триггера 1.1 по сигналу Пуск и срабатывания элемента 8. Появление сигнала на входе элемента 10 запускает формирователь 12, который выбирает одиночный импульс поступающий через элемент ИЛИ 14 на вход триггера 15 и вызывакяций сброс в исходное нулевое состояние счетчика 16 Срабатывание триггера 15 снимает сигнал сброса со счетчика 18 с переменным коэффициентом пересчета и генератора 19 линейно-нарастаюшего .нап ряжения, одновременно с этим открывается ключ, роль которого играет элемент И 17. На первый вход этого элемента постоянно поступают импульсы работающего генератора 21, а на его выход импульсы могут пройти лишь после срабатывания триггера 15. Через ключ 17 импульсы генератора 21 поступают на счетчик 18, причем .- на выхоце этого счетчика соединенном со вхоtiOM другого счетчиха 16 с памятью число импульсов будет отличаться от количества поступающих импульсов, 1 о9ффициенг пересчета вручную до начала работы задается с помошыо задатчика 2О. При этом учигываюгся следующие соображения. 9998 По мере твердения связующего материала его электрическая проводимость уменьшается и достигает своего минимального значения в момент времени, соответствуюший полному загверавванию связующего, а следовательно, и смеси. Однако при изготовлении крупных стержней, их необходимо извлекать из стержневого ящика до полного загвердевания связующего, так как дозатвердевание в этом случае происходит за счет тепла, аккумулированного стержнем, после извлечения его из яшшка. В этом случае стержень надо извлекать не при достижении минимальной электропроводности, а в момент времени, когда электропроводность смеси будет составлять какой-либо процент от первоначальной, например 1О%. Эта величина определяется опытным путем и за коэффициента пересчета помощи задатчика 2О. Таким образом, на вход счетчика 16 поступают и запоминаются импульсы, количество которых зависит от задатчика О. Одновременно с открытием ключа сигнал разрешения поступает на генеР Р линейно-нарастающего напряже качестве такого генератора можно использовать, например, простейшую С«епочку с достаточно большим конденсатором, на вход которой подавать с момента TlycK импульсы того же генератора 21. Тогда потенпиал на электродах конденсатора будет нарастать по мере накопления зарядов, т. е. пропорциональ числу импульсов. Выход генератора 19 подают на первый вход элемента 22 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал с датчика 2. Таким образом, на входах элемента 22 (в качестве такого элемента можно использовать операционный или дифференциальный усилитель) постоянно сравнивается напряжение, пропорциональ- «° электрической проводимости стержне ой смеси, и напряжение, линейно-нарастающее во время, начиная от момента срабатывания триггера 15. При достижении равенства этих напряжений элемент 22 срабатывает, вызьтая сброс в исходное состояние триггера 15, а значит при этом закрывается ключ 17, прекращая подачу импульсов через счетчик 16, на вход счетчика 18 и элемента 19 поступает сигнал сброса в исходное состояние. В момент остановки счетчик 16 запоминает число, соответствующее исходной щюводимости стержневой смеси с учетом коэффициента пересчета, заданног эадатчиком 20. ЗтоТ процесс измерения исходной электропроводности длится обрат но доли секунды, и з а время измерения исходная проводимость.смеси пракгически не изменяется. Срабатывание элемента 22 одновреме но со сбросом триггера 15 вызывает через элемент ИЛИ 23 срабатывание триггера 25, что в свою очередь, открывает ключ 26 (аналогичный ключу 17), при этом начинает работать счетчик 27 вреглени. Счетчик вначале отсчитывает необходимую паузу, величина которой вы бирается при настройке счетчика, исходя из необходимой точности измерения момента открытия стержневого ящика. Если например, процесс твердения стержня длится 2-2,5 мин, можно выбирать паузу меншу смежными измерениями параметров 1-2 с. ЕСЛИ же твердение протекает быстрее (20-20 с) можно повысить точность регистрации момента открытия ящи ка I, сократив величину паузы до десятых долей секунды. Окончание паузы фиксируется с помощью дешифратора 28, сигнал которого запускает формирователь ЗО импульса и сбрасывает в нулевое состояние реверсивный счетчик 32. После этого срабатывает цепочка из дешифратора 20 и формирователя 31, по сигналу которого состояние выходного регистра счетчика 16 заносится в реверсивный счетчик 32, затем срабатывает дешифратор 35 на выходе счетчика 27, срабатывает соединенный с ним триггер 36, сигнал которого сбрасывает в исходное состояние триг гер 25 и счетчик 27. Одновременно триггера 36 открывает ключ 33 и включает генератор 37 линейно-нарастающего напряжения 37, который совместно с элементом 38 сравнения выполняет цикл измерения нового значения электрической порводимосги смеси аналогично элементам 19 и 22. Однако в этом случае импульсы генератора 21 через ключ 33 поступают на вычитающий вход счетчика 32. При этом в зависимости от режима работы и полохения переключателей 24 и 39 возможны следующие ситуации. Первый режим соответствует полож§ нию переключателей, показанному на фиг. 2 При этом команда на открытие cTei жневого ящика 1 будет дана тогда, когца измеряемое значение контролируемого параметра станет равным заданной части 1 99 первоначального. В этом режиме вновь измеренное значение проводимости больше предварительно измеренного, умноженного на коэффициент пересчета, другими словами число, хранимое в счетчике 16 и заносимое в счетчик 32 меньше числа, до которого может досчитать счетчик 32 от момента срабатывания триггера 36 до момента ср1абатывания элемента 38 сравнения. В этом случае сигнал Заем появится раньше, чем сработает элемент 38 и через переключатель 39, элемент И 13, переключатель 24, элемент 23 взведет триггер 25, что вновь запустит счетчик 27, одновременно этот же сигнал Заем сбросит триггер 36 и т. д. как было указано, повторится цикл измерения. Циклы будут повторятся до тех пор, пока проводимость смеси не снизится до величины, при которой раньше сработает элемент 38 сравнения. Сигнал элемента 38 через переключатель 39 пройдет на Сброс триггера II и через усилитель 34 подаст команду на блок 5, который обеспечит открытие стержневого ящика I и извлечение готового стержня. Таким образом, измерительно-логический блок при изготовлении крупных и средних стержней осуществляет измерение исходной электрической проводимости стержневой смеси и записывает ее величину в память с учетом коэффициента пересчета. Коэффициент пересчета определяется опытным путем в зависимости от величины диапазона измен 1ия электрической проводимости, габаритов и конфигурации стержня с-учетом последующего затвердевания связующего за счет аккумулированного тепла. Через определенные интервалы времени измерительно-логический блок измеряет текущее значение элостропроводиности и сравнивает его с первоначалькык. В момент достижения заданного уровня проводимости измерительно-логический блок 4 дает команду блоку 5 управления исполнительными механизмами и осуществляется извлечение готового стержня. При работе блока 4 в таком режиме в течение всего цикла в его памяти сохраняется первоначальное значение электропроводности, которое сбрасывается только после завершения цикла, изготовления стержня. При изготовлении наибольших с тер жвей с низкой теплоаккумутгарующей способностью их извлечение из стержневого ящика необходимо осуществлять в момент

времени, соогветствуюший минимальной ,электропроводносги, В этом случае переключатели 24 и 39 следует перевести в другое по сравнению с показанным на фиг, 2 положением. При этвм вьпсод эле- $ мен г а И 13 соединится с входом элемента 14, выход элемента 38 сравнения соединится с входом элемента 13 и шиной Сброс триггера 36 вьпсод Заем соединится с шиной Сброс триггера 11 и О усилителем 34, С помощью задатчика 20 в этом режиме можно задать срабатывание блока 4 в момент, когда скорость снижения электропроводимости достигнет заданной. Ждать полного совпадения значений параметров смеси фи двух смежных измерениях практически нецелесообразно, достаточно того, что скорость затвердевания стала небольшой. В этом режиме при первом измерении зкачеаке параметра смеси заносится в счетчик 16, затем эго значение переписывается в регистр снетчика 32, после чего счетчик 32 начинает вычитать по .единице из записанного в нем числа. В начале гфоцесса скорость аатверденивания высока и вновь измеренное з11ачение параметра меньше предыдущего,, а значит элемент 38 сравиешш срабатывает раньше счетчика 32. При этом сигнал элемента 38 через переключатель 39 и 30 элемент 13, переключатель 24 и элемент 14 вызовет сброс счетчика 16 и запись в его регистр нового значения параметра, далее повторится цшсл работы счетчика 3S. Пикпы буцут повторяться пока ско- ijs рость изменения параметра не снизится на.столько, что первым сработает счетчик 32, чей сигнал остановит работу, вызвав извлечение готового стержня.

Предлагаемая стержневая машина мо- 40 жет быть использована йе только для изготовления стержней в нагреваемой осjpacTKe, но и для стержней из XTC1 отверждаемых ra3oo6pa3HbnviH катализаторами.45

В качестве контролируи ых параметров предлагага юе устройство позволяет использовать не только электрическую проводимость, но и ЭДС, возникающую при контакте стержневой смеси с электродами Q или какие-либо другие электрофизические параметры, величина которых изменяется ;в процессе затвердевания связующего материала. Формула изобретения Стержневая машняа, состоящая из станины, механизма аутья, стержневого ящика с установленным в нем датчиком, устройства управления я исполнительных

механизмов, отличающаяся тем что, с целью повышения качества стержней и увеличения производительности, устройство управления содержит измерительно-логический блок, вход которого связан с датчиком, а вдзпсод - с блоком управления, причет измерительно-логический блок состоит Из триггера общего ггуска, выход которого через элемент И связан со входом одновибратора, а его выход через элемент ИЛИ соединен с первым триггером цикла и сбросом счегчика с памятью а другой вход элемента И также, как и индикатор связан с выходом регулируемого порогового элемента, вход которогсг связан с выходом дагч1 ка, установленного в стержневом ящике, кроме того, разрешающий выход первого триггера цикла связан с входом генератора линейно-нарастающего напряжения, а через ключ и счетчик с задаваемым переменным коэффициентом деления - со входом счетчика с памятью, при эгом упомянутый ключ связан генератором импульсов, а запрещающий сигнал первого триггера циклас шинами Сброс счетчика с переменным коэффициентом деления и генератора линейнонарастающего напряжения, выход которого соединен с входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с упомянуть М датчиком, а выход - со входом Сброс первого триггера цикла и через второй элемент ИЛИ со вторым триггером цикла, а другой вход второго элемента ИЛИ связан через первый переключатель с выходом другого элемента И, ,на один вход которого поступает выходной сигнал первого элемента И, а на второй, соединенный с входом Сброс третьего триггера цикла поступает сигнал с первого выхода второго переключателя, причем второй выход упомянутого первого переключателя связан с другим входом первого элемента ИЛИ, кроме того, выход второго триггера шжла связан с ключом, вход которого соединен с генератором импульсов, а выход - со входом счетчика времени, на выходе которого имеются две цепочки из дешифратора и одновибратора, выход первой из которых связан со входом Сброс реверсивного счетчика, а второй - с щшюй Занесение этого же счетчика, причем регистр этого реверсивного счетчика соединен с выходным регистром упомянутого счетчика с памятью, кроме того, выход счетчика времени через еще один деши})ра тор связан с выходом третьего триггера цикла, разрешающий выход которого соединен со сбросом счетчика времени и второго триггера цикле, входом ключа и второго генератора линейно-нарастающего напряжения, а запрещрюпшй выход - с его сбросом, выход второго генератора линейно-нарастающего j напряжения поступает на первый вход второго элемента сравнения, на второй вход которого поступает сигнал цатчика, установленкого в стержневом яшике, а вход ключа, связанного с разрешающим выходом третьего |о триггера пуска связан с генератором импульсов, выход этого ключа связан с вычитающим входом упомянутого реверсивного счетчика, причем выход второго элемента сравнения соединен с первым |$ 1ОО3 9914 входом переключателя, второй вход которого соединен с выходом Заем ревер-г сивного счетчика, а второй выход соединен с входом Сброс тригг а пуска и через усш итель с блоком управления исполнительными механизмами. Источники информашга, принятые во внимание при экспертизе t. Матвиенко И. В., Тарский В. Л. Оборудование литейных цехов, Машиностроение, 1976, с. 139-142. 2. И, Б. Машины и автоматизадия литейного фоизводства, Минск, 1969, с. 273-274.

Й/t.f