Устройство для измерения усилия на штоке приводного силового цилиндра Советский патент 1985 года по МПК B21D3/00 B21D11/14 B30B15/06 B30B15/16 F16J10/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к приводам машин дискретного действия для правки сортового и листового металла, труб и деталей удлиненной формы, оснащенных системами автоматического управления процессом правки, и может быть использовано также в приводах гибочных, скручивающих и иных деформирующих мащин дискретного действия. Известно устройство для измерения уси- Ю ЛИЯ на щтоке приводного силового цилиндра, установленного на основании и имеющего крышку, внполненное в виде датчиков 1 . Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения усилия на штоке силового цилиндра, сложность вывода информации о величине этого усилия, а также большая начальная скорость приложения усилия силового цилиндра к рабочему органу, вызывающая как превыщение усилием привода усилия правки в момент страгивания рабочего органа с мбста, так и снижение долговечности узлов привода и машины. Низкая точность измерения усилия на щтоке силового цилиндра обусловлена тем, что в качестве устройства для измерения усилия использованы датчики давления (манометры), соединенные посредством трубопроводов с полостями силового цилиндра. Указанными датчиками измеряется давление рабочей жидкости на поршень, пропорциональное суммарному усилию силового цилиндра. Одной из составляюших этого усилия является переменная по величине сила трения в силовых цилиндрах, которая возникает в уплотнениях поршня и штока и зависит по величине от характеристик уплотнений и давления- рабочей среды в силовом цилиндре. От датчика давления в систему управления поступает сигнал, пропорциональный суммарному усилию силового цилиндра, которое существенно превышает по величине действительное значение нагрузки, осуществляющей непосредственное деформирование заготовки. В связи с этим система управления, в которую поступает неточная информация, выдает команду на преждевременную остановку процесса правки. В результате заготовка после остановки процесса может иметь отклонение от заданной формы, превышающее допускаемое. Целью изобретения является повышение точности измерения усилия на штоке силового цилиндра с одновременным упрощением вывода информации о величине этого усилия, а также уменьщение несоответствия между измеряемым усилием и усилием правки и повыщение долговечности узлов привода и машины.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения усилия на штоке приводного силового цилиндра, установленного на основании и имеющего крышку, содержащее датчики, связанные с силовым цилиндром, снабжено камнем, шарнирно соединенным с основанием, в крышке корпуса силового цилиндра выполнен паз для размещения камня, а в качестве датчиков использованы два датчика сил сжатия, растележки передается на станину через катки 12. Усилия от изгиба выправляемой заположенных в пазу крыщки по обе стороны от камня с возможностью взаимодействия с ним. Устройство снабжено амортизаторами, размещенными в пазу крышки корпуса силового цилиндра по обе стороны от камня с воз.можностью взаимодействия с датчиками сил сжатия и камнем. На фиг. 1 приведена кинематическая схема устройства применительно к приводу пра-. вильной машины на примере универсальной сортоправильной мащины дискретного действия; на фиг. 2 - привод правильной мащины с устройством для измерения усилия на штоке силового цилиндра; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - привод правильной машины с амортизаторами, первый вариант; на фиг. 5 - то же, второй вариант. Правильная машина содержит станину 1, подвижные рабочие органы, выполненные в виде двух поворотных зажимных головок 2, и четыре привода, каждый из которых выполнен в виде силового цилиндра 3 для перемещения соответствующего подвижного рабочего органа. На станине установлен камень 4, шарнирно соединенный с основанием при помощи пальца 5 (основанием для одной пары силовых цилиндров является станина машины, а для другой пары - неповоротная 6 и поворотная 7 тележки). Устройство для измерения усилия на штоке каждого силового цилиндра выполнено в виде двух датчиков 8 сил сжатия, расположенных по обе стороны от камня 4 с возможностью взаимодействия с ним. Каждая из зажимных головок 2 соеди„ -,. .- ... . ... нена с соответствующей тележкой с возможностью вращательно-качательного движения относительно оси, перпендикулярной оси правки. Вес зажимной головки передается на тележку через конические катки 9. Перемещение губок 10 зажимной головки осуществляется при помощи электромеханического привода 11. Неповоротная тележка 6 установлена в прямолинейных направляющих станины с возможностью возвратно-постунательного перемещения вдоль оси правки. Вес этой готовки 13 передаются на станину через катки 14. Поворотная тележка 7 установлена в дугообразных направляющих станины с возможностью вращательно-качательного движения относительно оси правки. Вес этой тележки передается на станину через четыре катка 15. На тележке смонтирован также пятый каток 16, служащий для .восприятия осевых усилий, возникающих при включении силового цилиндра неповоротной тележки 6. Поворотная тележка имеет также фиксаторы 17, служащие для обеспечения ее неподвижного соединения со станиной при правке заготовок, не имеющих скрученности. Датчики- 8 сил сжатия установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу хвостовика 18 крышки 19 корпуса силового цилиндра. Устранение зазора между датчиками сил сжатия и камнем при наладке осуществляется при помощи резьбовой пробки 20, которая служит также для восприятия усилия силового цилиндра при подаче давления в его щтоковую полость. Каждый датчик силы сжатия состоит из продольного упругого элемента 21, наклеенных на его поверхность тензорезисторов 22 и силораспределительного элемента 23, служащего для равномерной передачи усилия на упругий элемент (фиг. 2 и 3). Для более точного измерения усилия силового цилиндра в начальной стадии нагружения в пазу крыщки корпуса силового цилиндра могут быть установлены два амортизатора 24 с возможностью взаимодей8

J./1 Фиг.2 ствия с датчиками 8 сил сжатия и камнем 4 (фиг. 5 и 4). Амортизаторы могут быть выполнены, например, в виде винтовых (фиг. 4) или тарельчатых (фиг. 5) пружин. Датчики сил сжатия также могут быть различного типа: изгибными (фиг. 4), сдвиговыми (фиг. 5) и т. п. Привод работает следующим образом. При включении привода в одну из полостей силового цилиндра 3 подают давление, вызывающее перемещение щтока. Усилие силового цилиндра в зависимости от направления перемещения щтока вызывает деформацию одного из упругих элементов 21 датчика 8 силами сжатия. Наличие двух датчиков сил сжатия и их расположение по обе стороны от камня 4 обеспечивает возможность измерения знакопеременных усилий на щтоке силового цилиндра. В случае, если давление в полости силового цилиндра возрастает не постепенно, а резко, усилие на щтоке вследствие инерционности рабочего органа больще, чем усилие, воспринимаемое в данный момент времени заготовкой. Если упругих свойств датчиков сил сжатия недостаточно, для уменьщения начальной скорости приложения усилия силового цилиндра к рабочему органу используют амортизаторы 24. При этом обеспечено равенство . измеряемого усилия и усилия правки на всех стадиях нагружения. заготовки и нормальное функционирование системы автоматического управления процессом правки заготовки. 20

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЯ. НА ШТОКЕ ПРИВОДНОГО СИЛОВОГО ЦИЛИНДРА, преимущественно правильной машины, установленного на основании и имеющего крышку, содержащее датчики, связанные с силовым цилиндром, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения усилия на штоке силового цилиндра с одновременным упрощением, вывода информации о величине этого усилия, оно снабжено шарнирно соединенным с основанием камнем, в крышке корпуса силового цилиндра выполнен паз для размещения камня, а в качестве датчиков использованы два датчика сил сжатия, расположенных в пазу крышки по обе стороны от камня с возможностью взаимодействия с ним. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения усилия правки и повышения долговечности узлов устройства путем уменьшения начальной скорости приложения усилия силового цилиндра к рабочему органу, оно дополнительно снабжено амортизато(Л рами, размещенными в пазу крышки корпуса силового цилиндра по обе стороны от камня с возможностью взаимодействия с датчиками сил сжатия и камнем.