Индукционная методическая нагревательная установка Советский патент 1983 года по МПК H05B6/06 

to

;о

4 Ю

С5 Изобретение относится к устройствам, используемым для нагрева металла под обработку давлением, в частности, под горячую штамповку в робототехнических комплексах. По основному авт. св. № 813825 известна 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 зонами ударного нагрева, термостатирования и высокотемпературного нагрева, каждая из зон подключена к индивидуальному источнику питания, управляющие 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 вторые - с выходами соответствующих ручных задатчиков температуры и с выходами программных задатчиков температуры, снабженных элементами выдержки времени с запускающим и сбрасывающим входом, и релейный блок, вход которого соединен с первым выходом логического блока, второй выход которого через первый размыкающий контакт релейного блока соединен с 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 управления технологического объекта, второй - с контрольным выходом робота, а третий - с выходом дополнительного регулятора температуры, первый вход дополнительного регулятора подключен к дополнительному ручному задатчику температуры, а второй через второй размыкающий контакт релейного блока - 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 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 1. Недостатком этой установки является то, что после остановок технологического оборудования на время, превышающее максимальное время дежурных режимов, при возобновлении работы заготовка, находящаяся на выходе из индуктора, нагревается по длине неравномерно и при щтамповке такой заготовки снижается стойкость штампового инструмента. Цель изобретения - повышение стойкости щтампового инструмента за счет отбраковки некачественно нагретой заготовки после длительных остановок технологического оборудования путем улучшения равномерности нагрева заготовок. Для достижения этой цели индукционная методическая нагревательная установка снабжена механизмом отбраковки с блоком управления и дополнительным релейным блоком с двумя входами и одним выходом, первый вход которого соединен с выходом программного задатчика высокотемпературной зоны, второй вход через первый замыкающий контакт дополнительного релейного блока связан с выходом блока управления механизма перемещения заготовок, а выход через его второй замыкающий контакт соединен с входом блока управления механизма отбраковки. На чертеже изображена блок-схема установки. Установка содержит индуктор, состоящий из зон ударного нагрева 1, термостатирования 2 и высокотемпературной зоны 3, источники питания каждой зоны 4-6, датчики температуры каждой зоны 7-9, регуляторы температуры зон ударного нагрева и термостатирования 10 и 11, регуляторы предварительного 12 и дополнительный регулятор 13 точного регулирования температуры BBICOкотемпературной зоны нагрева, программные задатчики температуры с регул руемым элементом выдержки времени и,ручные задатчики режимов нагрева 17-20, дискриминаторы уровня сигнала 21-23, схему размножения сигнала 24, замыкающие 25 и размыкающие 26-28 контакты релейного блока 29, логический блок 30, технологический объект, например пресс для горячей штамповки 31, робот -манипулятор 32, механизм перемещения заготовок 33 со своими блоками управления 34-36 соответственно. Логический блок 30 имеет входы 37-39 и выходы 40-42. Механизм отбраковки 43 с блоком управления 44, дополнительный релейный блок 45 с замыкающими контактами 46-47 и входами 48 и 49 введены дополнительно. Установка работает следующим образом. В стационарном режиме работы индукционной установки механизм перемещения заготовок 33 по сигналу, поступающему от своего блока управления 36, последовательно загружает заготовки в зону ударного нагрева 1 и затем перемещает их в зону термостатирования 2 и высокотемпературную зону 3. Загрузка заготовок производится поодиночно через дискретные промежутки времени с определенным темпом. В зоне ударного нагрева 1 размещаются одновременно одна или несколько заготовок. Перемещение заготовок производится вдоль их продольНОЙ оси. в период нахождения в зоне 1 заготовки быстро нагреваются токами повышенной частоты до температуры поверхности порядка 800-850° С. Заготовки имеют простые сечения (круг, квадрат и т.д.). 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, которая имеет длину больщую; чем длина зоны 1, происходит выравнивание температуры по сечению заготовок. 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 1100-1250° С в зависимости от марки стали. Перепад температуры по сечению заготовок в зоне 3 увеличивается незначительно (на 10-15%) по сравнению с перепадом температур в зоне 2, так как на входе в зону 3 заготовки имеют температуру выще точки Кюри, а нагрев в зоне 3 производится токами повышенной частоты, причем частота тока подбирается из условий обеспечения минимума градиента температуры по сечению заготовки. По сигналам блока управления 35 нагретые до заданной температуры заготовки поступают к роботу-манипулятору 32 и устанавливаются им на позицию штамповки пресса 31, который по команде блока управления 34 производит штамповку изделия, после чего изделие поступает на дальнейшую обработку. Питание зон нагрева 1 и 3 осуществляется источниками напряжения повышенной частоты 4 и 6, например тиристорными преобразователями частоты, причем, рабочая частота источника 4 равна 5-10 кГц, а источника 6-0,5-2,5 кГц. Йитание зоны 2 осуществляется источником питания 5 промышленной частоты. Кроме того, источники питания 4-6 обеспечивают плавное регулирование выходной мощности. Датчики температуры 7-9 измеряют температуру заготовок на выходе из каждой зоны индуктора. Регуляторы температуры 10-13 работают аналогично. Каждый из них имеет два входа: измерительный и задающий, и один выход. На измерительный вход подается напряжение, пропорциональное температуре заготовок, на задаюш.ий вход - напряжение, пропорциональное заданному значению температуры. Разница этих напряжений преобразуется регуляторами 10-12 и подается на управляющие входы источников питания 4-6, мощность которых изменяется в зависимости от знака и величины рассогласования и воздействует на температуру нагрева заготовок. Напряжения задания подаются на задающие входы регуля тора 10-12 через дискриминаторы уровня сигнала 2Ь23 программных 14-16 или ручных 18-20 задатчиков температуры. Программные задатчики 14-16 предназначены для автоматического задания в переходных дежурных режимах нагрева, ручной -.для стационарных режимов нагрева. Дискриминатор уровня сигнала из двух сигналов пропускает на выход большее по абсолютному значению напряжение. В стационарном 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, наоборот, напряжение на выходе программного задатчика больше, чем ручного. Датчик 8 через схему размножения сигналов 24 обеспечивает подачу сигнала, пропорционально температуре заготовок на выходе из зоны 2, одновременно на измерительные входы двух регуляторов 11 и 12. Йричем, к регулятору 1 напряжение подается непрерывно, а к регулятору 12 - через размыкаюшие контакты 26 релейной схемы 29. Таким образом, контуры регулирования температуры 1,7,10,4 и 2,8,24,11 и 5 обеспечивают стабилизацию температуры заготовок по выходу из зоны 2 соответственно, а контур регулирования температуры 8,24,26,12, 6 и 3 подключен ко входу зоны 3 и обеспечивает предварительную стабилизацию температуры заготовок в этой зоне за счет изменения подводимой мощности источника 6. Точная стабилизация температуры обеспечивается контуром 3,9,27,13,28,30,36 и 33. Датчик 9 измеряет температуру заготовок на выходе из зоны 3 и через контакты 27 релейной схемы 29 подает напряжения на вход регулятора 12. Регулятор 13 через логический блок 30, контакты 28 и блок управления 36 воздействует на механизм перемещения заготовок 33. Задание температуры регулятору 13 обеспечивается ручным задатчиком 20. При достижении температурой заготовок заданного значения и наличии сигналбв с контрольных выходов блоков управления прессом 34 и роботом-манипулятором 35 о готовности их к работе логического блока обеспечивается выдача напряжения на выходе 41, которое через контакты 28 и блок управления 36 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 управления 36 запускает элементы выдержки 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.

Если к моменту достижения температурой заготовки на выходе зоны 3 заданного значения, на вход логического блока не поступили сигналы от блоков управления 34 и 35 или хотя бы от одного из них, что свидетельствует о неподготовленности пресса 31 или робота 32 к приему нагретой заготовки, логический блок 30 переключается и выдает напряжение на выход 40, к которому подключен управляющий вход релейного блока 29. Релейный блок сбрасывает, размыкает свои контакты 26-28, замыкает контакт 25 и самоблокируется. Выход регулятора 13 отличается от входа регулятора 13 и 12. При этом образуется новый контур регулирования температуры 3,9,25,12 и 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, в 1,5-2,0 раза больше,чем интервал толкания, механизм перемещения заготовок не срабатывает, то элементы выдержки времени программных задатчиков 14-16 переключат задание регуляторов 10-12 и регуляторы снизят -йощность источников 4-6 до значений, соответствующих первому дежурному режиму. До истечения интервалов времени в 2,0-5,0 раз большего, чем интервал толкания, срабатывает второй элемент выдержки времени и аналогичным образом переводит источники 5-6 на второй дежурный

режим и т.д. Программные задатчики могут содержать несколько элементов выдержки времени и в зависимости от номенклатуры нагреваемых изделий обеспечивать необходимое количество дежурных режимов. По истечении максимальной выдержки времени последний элемент выдержки времени программного задатчика 16 выдает команду на отключение источников питания и сигнал на вход блока 48 релейного блока 45. Релейный блок срабатывает, замыкает контакты 46 и 47 и самоблокируется. Блок управления включает механизм отбраковки заготовок, который остается включенным до тех пор, пока не произойдет перемещение заготовок, после чего на вход 2 релейного блока 45 поступает сигнал с контрольного выхода блока управления механизмом перемещения 36 и сбрасывает блокировку блока 45.

Таким образом, первая заготовка, вышедшая из индуктора после продолжительной остановки технологического процесса, сбрасывается механизмом отбраковки в тару и не поступает к прессу на штамповку.

Далее система продолжает функционировать в стационарном режиме, как описано выше.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным повышает стойкость штамповочного инструмента путем исключения некачественности нагретой по длине заготовки, так как недогретая заготовка приводит к уменьшению срока службы штампа Механизм отбраковки позволяет исключить из процесса щтамповки недогретые заготовки.

ИНДУКЦИОННАЯ МЕТОДИЧЕСКАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА по авт. св. № 813825, отличающаяся те.ад, что. с целью повышения стойкости штамповочного инструмента, путем улучшения равномерности нагрева заготовок она снабжена механизмом отбраковки с блоком управления и дополнительным релейным блоком, первый вход которого соединен с выходом программного задатчика высокотемпературной зоны, второй вход через первый замыкаюШ.ИЙ контакт дополнительного релейного блока связан с выходом блока управления механизма перемешения заготовок, а выход через его второй замыкающий контакт соедиWeH с входом блока управления механизма отбраковки.