Устройство для программной закалки длинномерных изделий Советский патент 1983 года по МПК C21D11/00 

Изобретение относится к технике закалки длинномерных изделий, например Труб, валов переменных сечений в баке с жидкостью, и может быть использовано в металлургической промышленности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для программной закалки, В этом устройстве с целью получения необходимой степени закалки по высоте закаливаемого изделия, имеющего переменную конусность,использованы импульсный-датчик перемещения, Сигнал которого через счетчик -импульсов переключает программный блок частоты, кроме того выход импульсного датчика перемещения поступает на один из входов реверсивного счетчика, на второй вход которого поступает сигнал с программного блока частоты. Разностный сигнал на выходе реверсивного счетчика управляет регулятором скорости. Регулятор скорости соединен с подъемным устройством, выход которого соединен с входом импульсного датчика перемещения.

Применение в этой схеме счетчика импульсов, на вход которого поступают сигналы с импульсного датчика перемещения, а выходной сигнал счетчика импульсов управляет программным блоком частоты, позволило повысить точность поддержания заданного режима закалки за счет точного задания технологической программы извлечения изделий Щ.

Устройство позволяет качественно проводить закалку изделий, имеющих только конические участки. Если же изделие содержит цилиндрические участки, то при закалке их с помощью приведенного устройства получается недопустимая небднородность конструкционного материала изделий, а значит заниженные физико-механические характеристики. Для получения нужных свойств цилиндрические участки изделий необходимо извлекать с максимальной скоростью. Если и следующий участок тоже цилиндрический, то.необходимо выдержать изделие некоторое время в закалочной жидкости, а затем провести подъем следующего участка с максимальной скоростью. Так как длинномерные изделия имеют большую массу, то мгновенно остановить их на заданном уровне невозможно. Поэтому целесообразно при извлечении цилиндрического участка вцачале вести подъем на максимальной скорости, затем резко изменить скорость в сторону уменьшения , после чего наложить механические тормоза на двигатель подъемной; установки и выдержать изделие на этом уровне определенное время.

Такой алгоритм работы невозможно осуществить с помощью указанного устройства.

Целью изобретения является повышение качества закалки изделий сложной конфигурации.

Эта цель достигается тем, что в устройстЕю для программной закалки длинномерных изделий, содержащее подъемный механизм, импульсный датчик перемещения, счетчик импульсов, программный блок частоты, реверсивны счетчик, регулятор скорости, соединенный с подъемным механизмом, приче выход подъемного механизма через импульсный датчик перемещения соединен с первым входом счетчика импульсов и с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которюго подсоединен к выходу программного блока частоты, первый вход программного блока частоты соединен с первым выходом счетчика импульсов, а выход реверсивного счетчика подсоединен к входу регз лятора скорости, введены счетчик дотяжки и блок времени, первый вход счетчика дотяжки соединен с выходом импульсного датчика перемещения, второй вход - с вторьим входом счетчика импульсов, а третий вхо подключен к выходу блока времени, первый выход счетчика дотяжки соединен с вторым входом программного блока частоты, а второй выход - с третьим входом программного блока частоты и с первым входом блока вре,мени, выход которого соединен с четвертым входом программного блока частоты и с вторым входом счетчика импульсов, третий выход которого подсоединен к R реверсивного счетчика, а четвертый выход счетчика импульсов соединен с вторым входом блока времени.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для программной : закалки длинномерных изделий; на фиг. 2 - структурная схема счетчика импульсов; на фиг.З - структурная схема программного блока частоты; на фиг. 4 - структурная схема счетчика дотяжки на фиг. 5 - структурная схема блока времени.

Устройство для программной закалки длинномерных изделий содержит подъемный механизм 1, импульсный датчик 2 перемещения, счетчик 3 импульсов, программный блок 4 частоты, реверсивный счетчик 5, регулятор 6 скорости, счетчик 7 дотяжки, блок 8 времени.

И1 ульсный датчик 2 перемещенкя может быть, например,-индуктивным, работающим на срыве генерации при прохождении над магнитной системой датчика зубьев зубчатого колеса, связанного с валом двигателя подъемного механизма. Число зубьев колеса определяется требуемой точностью замера перемеидийя. Счетчик 3 импульсов (фиг. 2) представляет собой две схемы И 9 и 10, систему реверсивных счетчиков 11 (схемы ИЕ-б) с дешифраторами 12 (схемы ИД-3), коммутатор 13, схемы 14 и 15 совпадения схемы И , схемы 16и 17 суммирования .|схемы ИЛИ) триггер 12, набор ключей К, триггер 17и 18 установки О. При включении питания с выдержкой времени срабатывает триггер 19, представляющий триггер Шмидта с боль шой емкостью на входе. При зарядке емкости до определенной величины срабатыЬает триггер Шмидта и этот им пульс является установочным для всех счетчиков и триггеров счетчика 3. Вначале при опускании изделия счетчики 11 работают в режиме суммирования, который устанавливается при включении питания системы. Импульс с триггера 19 устанавливает счетчики 11 и триггер 18 в О. При этом отк1 вается схема 9, и импульсы датчика, перемещения. поступают на суммирую1цие входы счетчиков 11. Выходы счетчиков 11 соединены с соответствующими входами дешифраторов 12 f выходы которых поступают в ком. мутатор 13. На схемах 14 совпадения набираются числа, соответствующие длине изделия. Число, набранное на схеме 14 крайней слева, соответствует парному погружению, разность чисел, набранных на соседних схемах 14 соответствует длине участка изде,лия с постоянной.конусностью или цилиндрического участка. При опуска НИИ изделия все схемы 14, кроме крайней слева/ закрыты.уровнем О с прямого выхода триггера 18, и толь ко при приходе импульса по входу 2 срабатывает триггер 18, разрешается работа схем 14 крайней слева, а счет чики 11 переключаются на режим вычитанин, так как открывается схема 10 и закрывается схема 9. Импульс по входу А приходит из блока времени, который запускается при срабатывании схемы 14 крайней слева. Кроме того., при срабатывании триггера 18 появлявтся импульс на выходе Б, который разрешает работу реверсивного счетчи ка 5. Если длинномерное изделие содержи цилиндрические участки, то включают- ся ключи К, соответствующие порядковому, номеру цилиндрического участка и, следовательно, разрешается работа соответствующей cxeN&i 15 совпадения Таким образом, на выходе схемы 17 суммирования появляются импульсы только в случае извлечения цилиндрического участка изделия. На выходе схемы 16 суммирования число импульсов соответствует числу участков длинномерного изделия как цилиндрических, так и с постоянной конусностью.. , Программный блок 4 частоты (фиг.З/ состоит из генератора 20, система счетчиков 21, делителя 22, дешифраторов 23, коммутаторов 24, триггера 25 установки О, счетчики 26 участков, дешифратора 27 участков, схем 28,l,j 28,3, 28,3 и 29 совпадения (схекы И/, триггеров 30 и 31, инверторов 32 и 33, схем 34 и 35 суммирования (схемы или) . В коммутаторе 24 и схемах 28,1 +; +28,п совпадения набираются коэффициенты, на которые должна делиться частота генератора 20. Импульсы с первого выхода счетчика импульсов поступают на вход 13 в счетчик 26 участков. При приходе первого импульса в счетчик участков появляется единичный уровень на первом выходе дешифратора 27. Однако схемы . 28(схекы И) заперты еще и нулевым уровнем триггера, который переключится только при поступлении импульса по входу Г. После переключения триггера разрешена работа первой схемы 28,1 совпадения, а все остальные cxei«i 28 заперты, так как единичный сигнал только на первсмл Ш:1ходе дешифратсфа 21, Если,например, на схеме 28,1 набрано число 100, то на выходе схемы 34 ИЛИ появляется каждый сотый импульс, поступающий с генератора 20, т.е. частота генератора 20 делится на 100. Этот же импульс со схемы 34 сбрасывает счетчики 21 в О. При приходе вторрго импульса в счетчик участков, появляется: единичный уровень на вторим выходе дешифратора 27 и открывается вторая схема 28,2 совпадения. Частота генератора 20 дёл-ится на число, записанное в схеме 28,2. Импульсы со схемы 34 поступают на триггер 31 и если разрешена работа триггера 31 уровнем с инвертора 32, то на выходе cxeNoj 35 суммирования появляется сигнал с определенной частотой следования импульсов. При поступлении tfa вход Д единичного уровня со второго выхода счетчи ка дотяжки, инве.нтор 32 запрещает работу триггера 31.Открывается схема 29совпадения, если по входу Е идет нулевой сигнал. На один из входов схемы 29 подается сигнал с низкой частотой следования импульсов, снимаемой с делителя 22. Значение частоты подбирается опытным путем, чтобы обеспечить точный останов изделия на заданном уровне. На выходе схем 29 и 35 появляется сигнал с частотой дотяжки, который продолжается до тех пор, пока на вход Е не придет единичный уровень со второго выхода счетчика дотяжки, который через инвертор, 33 запретит работу схемы 29, СГвыхода схемы 35 пойдет нулевая частота, вызывающая наложение механических тормозов. При появлении нулевых уровней по входам Д и Е запрещается работа схемы 29 и разрешается работа триггера 32. Программный блок частоты выдает сигнал с требуемой на заданном участ ке частотой следования импульсов. Счетчик 5 реверсивный, собранный, например на схемах ИЕ-б. На суммирую щий вход счетчика поступают импульсы с программного блока 4 частоты и на вычитающий вход .- сигнал с импульсно го датчика 2 перемещения. По установочному R-входу счетчик управляется счетчиком 3 импульсов. Регулятор б состоит из нескольких тиристорных коммутаторов, при включе НИИ каждого из них шунтируется та ил иная часть сопротивления, включенного в роторную цепь двигателя. В зави симости от числа на выходе счетчика 5 включается определенный коммутатор Счетчик 7 дотяжки (фиг.4) состоит из триггера 36 установки О, схемы 37суммирования (ИЛИ,), R5-триггеров 38и 39, схемы 40 совпадения, счетчи ка 41 дешифратора 42. Счетчик дотяжки работает только пр1И извлечении цилиндрической части длинномерного изделия. Вначале этот участок вынимается с максимальной скоростью, а затем на определенной длине учадтка (длина рассчитывается аналитически j скорость вытяжки уменьшается, и через определенное время устанавливается нулевая скорость , что является сигналом на нало жение -механических тормозов. С приходом: на вход Ж сигнала со второго выхода счетчика 3 импульсов триггер 38 устанавливается в 1 и разрешает работу схемы 40 (схема И, и на вход счетчика 41 поступают импульсы с датчика 2 перемещения. При наборе .счетчиком 41 определенного числа дешифратор устанавливает триг;гер 39 в 1. Таким образом, единичный уровень на выходе Ж с счетчика дотяжки посту пает через определенное время по- отн шению к сигналу на выходе 34. Сброс счетчика дотяжки производится по сигналу, поступаемому на вход Е с выхода блрка времени. Блок 8 времени фиг.5) состоит из кварцевого генератора 43, делителя 44, схем 45, 46.1 и 46.2 совпадения, счетчика 47, инвентора 48, дешифратора 49, схем 5d - 52 суммирова ния (схемы или) счетчика З интерва™ лов, дешифратсяэа 54 интервалов, комiv-ro , л. nni DciJi a f nur мутатора 55 триггера 56 установки ШГХ/РЛТЛПЯ л и 3 t/rj 0, RS -триггера 57. П. Rfi -rnMT-r-ena 47 Без входных сигналов схема 45 совпадения закрыта и через инвертор 48 сбрасывается счетчик 47. При включении питания возбуждается кварцевый генератор 43 и на выходе делителя 44 появляется сигнал с частотой, равной 1 Гц. При поступлении импульса по входу И (импульс с выхода 4 блока З) срабатывает триггер 57 и через схему 50 появится сигнал на входе счетчика 53 интервалов. Разрешается работа схемы 45 совпадения и счетчика 47, который начинает считать временной интервал. Кроме того, на первом выходе дешифратора 54 появляется единичный уровень, и открывается схема 46.1совпадения. В коммутаторе 55 и схемах 46.1, 46.2совпадения набираются числа, соответствующие определенным временным интервалам (время, в течение которого Нсшожены механические тормоза) . При наборе счетчиком 47 числа, записанного в схеме 46.1, появляется импульс на выходе схемы 52, который сбрасывает триггер 57 через схему 51 и кроме того, является выходным для блока времени. Этот сигнал поступает на вход 2 блока 3. . При сбросе триггера 57 запрещается работа схемы 45 и обнуляется счетчик 47. Следующие единичные уровни поступают только по входу 1. При приходе сигнала появляется единичный уровень на втором выходе дешифратора 54, открывается схема 46.2 совпадения. При наборе счетчиком 47 числа, записанного в схеме 46.2 появляется импульс на выходе схемы 52, который является импульсом сброса для счетчика дотяжки (блок 7). При сбросе счетчика дотяжки на входе 1 блока времени появляется нулевой уровень, запрещается работа схемы 45, и обнуляется счетчик 47 и т.д. Устройство работает следующим образом. Сборка длинномерных изделий, имеющих как цилиндрические, так и конические участки, устанавливается перед- закалкой на некоторый, заранее определенный, уровень над закалочнЕлм баком и включается питание всей системы. При этом все счетчики и триггеры в системе устанавливаются в нулевое состояние. Счетчик 3 импульсов включается на режим суммирования, работа реверсивного счетчика 5, счетчика 7 дотяжки и програ1«4иого блока 4 частоты запрещена. Далее нагретые изделия опускаются вбак с жидкостью подъемным механизмом 1. Сигнал с импульсиого датчика 2 перемещения поступает на суммирующий вход счетчика 3 импульсов. Полное опускание изделий в бак фиксируется Б счетчике 3. Подъемный механизм 1 останавливается оператором и далее процесс извлечения ведется автоматически. После полного опускания на четвертом выходе блока 3 появляется сигнал и включается блок 8 времени. Отсчитав первую выдержку времени блок времени выдает сигнал, который переключает реверсивный счет чик 3 на режим вычитания, разрешает работу программного блока 4 частоты и реверсивного счетчика 5 и счетчика 7 дотяжки. Программный блок 4 частоты клдает сигнал задания с частотой, соответст вующей скорости извлечения изделия до уровня зеркала воды (обычно это максимальная скорость . С выхода бло ка 4 сигнал задания поступает на сукпчирующий вход реверсивного счетчи ка 5 , ас выхода счетчика 5 - на вход регулятора 6 скорости управляющего подъемным механизмом 1. Двигатель начинает разгоняться и поднимеет сборку изделий. При подъеме сигнал с датчика 2 поступает на блок 3 и на вычитаимций вход счетчика 5. Число на выходе реверсивного счетчика 5 поступает на регулятор б и уста навливается заданная скорость подъема. - По мере Извлечения сборки изделий из закалочного 0ака в блоке 3 изменяется информация. В зависимости от- набранной программы, которая опре деляет места изменения конусности на конических участках или места измене ния сечения на цилиндрических участках, реверсивный счетчик 3 выдает сигналы на переключение частоты задания блока 4, который, воздействуя на счетчик 5, а последний на регулятор 6, изменяет скорость подъема сборки изделий. . При изменении текущей скорости, изменяется частота сигналов с датчика 2, поступЕцощая на вычитающий вход реверсивного счетчика 5, и на выходе счетчика 5 устанавливается число, определяющее новую скофюсть подъема. Если же изделие имеет цилиндричес кие участки, то эти участки необходи мо извлекать с максимальной (т.е., за минимально возможное время а затем обеспечить точный останов в I - есте изменения сечения и выдержать изделие в этом положении определенное время. При этом обеспечивается наилучшая структура конструкционного материсша изделия. Минимальное время извлечения с точньш остановом в нужном месте можно получить следующим образом. Вначале извлечение изделия ведется с максимально возможной скоостью, а затем на определенной длине {длинарассчитывается аналитически с использованием теории оптимальных систем) снизить скорость до минимума скорость дотяжки) с последующим наложением механических тс мозов. Если, например, { -и участок цилиндрический, то при задании про-, -граьшы включается ключ. К . Извлечение участка начинается с максимальиой скоростью, а затем при наборе схемой 14 совпадения в блоке 3 определенного числа (записанного в программе) выдается сигнал на включение счетчика i дотяжки, который устанавливает нужную скорость задания в программном блоке 4 частоты. При наборе счетчиком 7 дотяжки определенного числа включается нулевая скорость в блоке 4 и начинается отсчет выдержки времени в блоке 8 времени (выдержки времени также определяются програ1Фюй). По истечении заданной выдержки времени блок 8 производит сброс счетчика 7 дотяжки, при этом в прогргшмном блоке 4 устанавливается сигнал задания, соответствующий скорости извлечения следующего участка изделия. i; Таким образом, счетчик дотяжки работает только при извлечении цнлиндфических участков длинномерных изделий , Устройство для программной закалки длинномерных изделий позволяет осуществить более точное выполнение технологического режима закалки цилиндрических участков изделий. Вцелс 1 устройство позволяет осуществить эакалку изделий со сложной конфигурацией, имеющих как конические, так и цилиндрические, участки. Вез применения счетчика дотяжки закалки длинномерных изделий с цш индрическими участками невозможна.

0t/t.l

Л/Х/

ф1/г.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАШНОЙ ЗАКАЛКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащее подъемный механизм, импульсный датчик перемещения, счетчик импуль сов, прогре1ммвый блок частоты, реверсивный счетчик, регулятор скорости, соединенный с подъемным механизмом, причем выход подъемного механизма через импульсный датчик перемещения соединен с первЁ м входом счетчика импульсов и с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирукяций вход которого подсоединен к выходу программного блока частоты, . первый вход программного блока частоты соединен с первым выходом счет чика 1импульсов, а выход реверсивного счетчика подсоединен к входу регулятора скорости, отличающ е е с я тем, что, с Ц9лью повышения качества закалки изделий сложной конфигурации, в него введены счетчик дотяжкй и блок времени, причем пер-, вый вход счетчика дотяжкй. соедасне1) с выходом импульсного датчику перемещения, второй вход - с з,торым акодом счетчика и шульсов, а третий вход подсое;1щнен к выходу блока времени, первый выход счетчика до-тяжки соединен с вторым входом программного блока частоты, а второй выход - с третьим входой программного блока частоты и с первым входом блока времени, выход которого соеди нен с четвертым входом программного блока частоты и с вторым входом счетчика импульсов, третий выход которого подсоединен к J входу реверсивного счетчика, а четвертый ; выход счетчика импульсов соединен | .с входом блока времени. j