Ковочное устройство Советский патент 1986 года по МПК B21J7/30 

ней соединен с вторым входом трех- входового логического элемента ИЛИ, выход фотодатчика включения на рабочий ход соединен с входом своего формирователя, выход которого соединен со счетным входом Т-триггера Рабочий, ход, выход единичного плеча которого соединен с входом второго одновибратора, а его выход с.одним входом логического элемента И, другой вход которого соединен со средним выводом тумблера Запрет включения на удар, причем выход логического элемента И соединен с третьим входом трехвходового логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом RS-триггера Включение, выход фотодатчика выключения соединен с входом своего формирователя, выход которого соединен с одним входом первго двухвходового логического элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом единичного плеча RS-триггера Пуск-Стоп, причем выход этого логического элемента ИЛИ соединен с нулевым входом RS-триггера Включение и нулевым входом Т-триггера Рабочий ход, выход нулевого плеча RS-триггера Включение соединен с входом первого усилителя с повьппенной нагру1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции оборудования для обработки давлением .

Цель изобретения - повышение стабильности работы электромагнитного претода и упрощение конструкции.

На фиг. 1-5 изображено ковочное устройство с электромагнитным двигателем и свободным выбег-ом якоря, при этом на фиг. 1 показан якорь электромагнитного двигателя, момент удара бойка по пуансону; на фиг, 2 - то же, положение магнитного равновесия; на фиг. 3 - то же, крайнее правое положение; на фиг. 4 - управляющий узел с фотодатчиками;

19218

зочной способностью, выход которого соединен с источником питания, выход единичного плеча RS-триггера Включение соединен с входом четвертого одновибратора, выход которого соединен с одним входом второго двухвходового логического элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом единичного плеча RS-триггера Пуск-Стоп, причем выход этого логического элемента ИЛИ соединен с входом второго усилителя с повьппенной нагрузочной способностью, выход которого соединен с источником питания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел контроля положения штока с бойком выполнен в виде базового диска с подшипником, смонтированным в его центральном отверстии, и трех закрепленных консольно на базовом диске стержней, причем на каждом из стержней размещено по одному фотодатчику, при этом фотодатчик включения на рабочий ход смонтирован с возможностью перемещения вдоль соответствующего стержня и фиксации на расстоянии от свободного конца стержня, не меньшем величины рабочего хода штока с бойком, а базовый диск жестко закреплен на корпусе.

на фиг. 5 - схема управления ходами ковочного устройства.

Ковочное устройство содержит матрицу 1 с пуансоном 2, между которыми размещена подлежащая обработке заготовка 3.

Источником ударных усилий является электромагнитный двигатель со свободным выбегом якоря, статор

которого состоит из литых чашки 4 и крышки 5. Внутри статора находится каркас 6 катушки, на который намотана обмотка 7 электромагнитного двигателя. В цилиндрической полости

катушки расположен якорь 8, совершающий возвратно-поступательное движение под действием электромагнитных сил.

Ферромагнитный якорь 8 закреплен на штоке 9 из диамагнитной нержавеющей стали, причем левый торец якоря

8упирается в диамагнитный боек 10, приваренный на левом конце- штока 9.

На крьшке 5 электромагнитного двигателя закреплена державка 11, в которой закреплен правый конец буферной пружины 12, а на левом конце последней закреплено центрирующее кольцо 13, не связанное с штоком 9. На свободном конце штока

9установлен управляющий уз ел, перемещаемый вместе с штоком 9 внутри закрепленного на державке 11 узла крепления трех фотодатчиков.

Управляющий узел (фиг. 4 и 2) состоит из отрезка трубы 14, на наружной поверхности которой по образующей выфрезерованы три паза, оси которых расположены под углом 120 . В указанные пазы вставлены пластины 15-17 (из листовой стали толщиной 1,5-2 мм), которые приварены к трубе 14.

Узел крепления фотодатчиков (фиг. 1 и 4) состоит из базового диска 18 с центральным отверстием, в котором закреплен служащий для направления штока 9 подшипник 19 скольжения. В базовом диске 18 вдол пластин 15-17 управляющего узла консольно закреплены стержни 20-22. На свободном конце стержня 20 закреплен фотодатчик 23 включения на возврат (ВКВ), на свободном конце стержня 21 - фотодатчик 24 выключения (ВЫК),а на стержне 22 установле фотодатчик 25 включения на рабочий ход (ВКУ).

Фотодатчик 25 ВКУ свободно насажен на стержне 22 и может при настройке перемещаться вручную вдоль него от его свободного конца на требуемое расстояние (определяемое рабочим ходом якоря, в пределах которого требуется регулировка ударного усилия) и фиксироваться в необходимом положении при помощи винта 26.

Для повьшения жесткости узла фотоэлектрических датчиков при значительной длине стержней 20-22 последние приварены к кольцу 27, расположенном на возможно большем расстоянии от базового диска 18 с учетом возможности, перемещения фотоэлетрического датчика 25 ВКУ от сво20

25

19218

бодного конда стержня 22 на требуемое расстояние.

Каждый фотодатчик (фиг. 4) включает в себя миниатюрную лампу на5 каливания и фотодиод, которые помещены в свои держатели и находятся один против другого. В держателях имеются отверстия для засветки лампой накаливания фотодиода. Между

10 держателем лампы накаливания и держателем фотодиода имеется небольшой зазор (порядка 2-3 мм), в котором совершает возвратно-поступательное движение,одна из пластин управляю(5 щего узла. I

Пластины 15-17 расположены соответственно в зазорах фотодатчиков 23 БКВ, 24 ВЫК и 25 ВКУ.

Пластина 15, перемещаемая в зазо ре фотодатчика 23 ВКВ, имеет одно отверстие, центр которого располаг ется между лампой накаливания и фот. диодом этого датчика в момент удара бойка 10 по пуансону 2. До окончания процесса вырубки детали пластина 15 перемещается влево еще на некоторое расстояние. При этом для исключения затемнения фотодиода этого датчика часть материала пластины 15, преграждающая попадание лучей света лампы накаливания на фотодиод, выфрезерована.

Пластина 16, перемещаемая в зазоре фотодатчика 24 ВЫК, имеет одно 35 отверстие, центр которого располагается между лампой накаливания и фотодиодом этого датчика при прохождении якорем 8 положения магнитного равновесия как при рабочем, так и 0 при возвратном ходах.

Пластина 17, перемещаемая в зазоре фотодатчика 25 ВКУ, имеет одно отверстие, центр которого - в месте, обеспечивающем при закреплении фо- 45 тодатчика 25 ВКУ на стержне 22 в крайнем правом положении и требуемой величине выбега якоря 8 вправо в процессе возвратного хода сначала засвечивание фотодатчика 25 ВКУ, а 50 затем своим дальнейшим движением забегание вправо и его затемнение (для выработки заднего фронта с целью завершения импульса возвратного хода) с тем, чтобы при дости- 55 женин якорем 8 крайнего правого положения и последующем движении влево (в процессе ударного хода) по новой засветке фотодатчика 25

30

ВКУ обеспечивать выработку переднего фронта импульса рабочего хода.

В устройстве наряду с силовым блоком питания имеется и маломощный блок питания (не показаны), который в общем случае имеет несколько выходных постоянных напряжений (т.е. несколько источников), а именно для питания фотодиодов с формирователями, для питания усилителей с повышенной нагрузочной способностью и5 наконец, для питания логическ1гх: элементов. В зависимости от типов транзисторов формирователей и усилителей , а также типов логических элементов, один из двух полюсов (положительный или отрицательный) каждого источника соединяется с общей шиной источника питания схемы, служащей для возможности пере-, дачи сигналов от одних элементов к другим, имеющих различные источники питания. .

Схема управления ходами фиг, 5) электромагнитного двигателя со свободным выбегом якоря состоит из кнопок 28 Пуск и 29 Стоп с зависимой фиксацией. Левые выводы нормально замкнутого контакта 28 Пуск и нормально разомкнутого контакта кнопки 29 Стоп соединены со средней точкой делителя на сопротивлениях 30 и 31, а левые выводы нормално разомкнутого контакта кнопки 28 Пуск и нормально замкнутого контакта кнопки 29 Стоп соединены с общей шиной источников питания схем

Кроме того, со средней точкой делителя на сопротивлениях 30 и 3 соединен верхний вывод нормально замкнутого контакта тумблера 32 Запрет включения на удар, а с общей гаиной источников питания схемы соединен нижний вывод нормально разомкнутого контакта этого тумблера.

С другой стороны, правые выводы нормально замкнутого и нормально разомкнутого контактов кнопки 28 Пуск соединены с единичным входом RS-триггера 33 Пуск-Стоп., а правые выводы нормально замкнутого и нормально ра:зомкнутого контактов кнопки 29 Стоп соединены с нулевы входом этого же триггера.

Выход нулевого плеча RS--триггера 33 Пуск-Стоп соединен с входом

одновибратора 34, выход которого соединен с одним входом трехвходо- вого логического элемента ИЛИ 35. Выход, фотодатчика 23 ВКВ соединен с входом формирователя 36, выход которого соединен с входом линии 37 задержки, а выход последней соединен с вторым входом логического элемента РШИ 35.

Выход фотодатчика 25 ВКУ соединен со входом формирователя 38, выход которого соединен со счетным входом Т-триггера 39 Рабочий ход, выход

единичного плеча которого соединен с входом одновибратора 40, а его )зыход соединен с одним входом логического элемента И 4, другой вход которого соединен со средним выводом тумблера 32 Запрет включения на удар, причем выход логического элемента И 41 соединен с третьим входом логического элемента ИДИ 35, а выход последнего соединен с единичным входом RS-триггера 42 Включение .

Выход фотод атчика 24 ВЫК соединен с входом формирователя 43, выход которого соединен с одним входом

логического элемента ИЯИ 44, другой вход которого соединен с выходом единичного плеча RS-триггера 33 Пуск-Стоп, причем выход логического элемента ИЛИ 44 соединен с нулевым входом RS-триггера 42 Включение и с нулевым входом Т-триггера 39 Рабочий ход.

Выход нулевого плеча RS-триггера 42 Включение соединен с входом

одновибратора 45. выход которого

соединен с входом усилителя 46 с по- вьшенной нагрузочной способностью, а выход последнего соединен с источником питания схемы.

Выход единичного плеча RS-тpиггe ра 42 Включение соединен с входом одновибратора 47;. выход которого соединен с одним входом логического элемента ИЛИ 48, другой вход которого соединен с выходом единичного плеча RS-триггера 33 Пуск-Стоп, причем выход логического элемента ИЛИ 48 соединен с входом усилителя 49 с повьшенной нагрузочной способностью, а выход последнего соединен с источником питания схемы.

Устройство подготавливается к пуску и работает следующим образом.

В исходном состоянии якорь 8 электромагнитного двигателя устанавливается в положение, при котором боек 10 касается пуансона 2, вследст- вие чего между статором и якорем 8 имеется правый рабочий воздушный зазор.

Для подготовки устройства к работе подают напряжение на установку и включают маломощный блок питания, При этом переменное напряжение поступает на миниатюрные электрические лампы накаливания .фотодатчиков 23 ВКВ, 24 ВЫК и 25 ВКУ, а выпрямленные и сглаженные выходные постоянные напряжения питания поступают на фотодиоды с формирователями, на усилители с повышенной нагрузочной способностью и на логические элементы схемы управления. При этом с правых выводов нормально замкнутых контактов кнопок 28 Пуск и 29 Стоп на единичный и нулевой входы RS-триг гера 33 Пуск-Стоп соответственно поступают такие уровни, что последний находится в исходном нулевом состоянии. Вследствие этого уровень с выхода единичного плеча RS-тригге- ра 33 Пуск-Стоп через логический элемент ИЛИ 44 поступает на нулевой вход RS-триггера 42 Включение и на нулевой вход Т-триггера 39 Рабочий ХОД, также удерживая их в нулевом состоянии.

Одновременно с выхода единичного плеча RS-триггера 33 Пуск-Стоп этот уровень поступает на вход логического элемента ИЛИ 48, вызывая на его выходе такой уровень,что на. выходе усилителя 49 с повьшенной нагрузочной способностью имеется управляющее напряжение, поступающее н вспомогательный источник питания, а на основной источник питания -сиг- нал не подается.

Далее включением автоматического выключателя установки подают напряжение на силовой блок питания.

Дпя включения устройства в работу

нажимают на кнопку 28 Пуск, в результате чего размыкается ее нормально замкнутый контакт и замыкается нормально разомкнутый контакт. Так как кнопки 28 Пуск и 29 Стоп 55 с зависимой фиксацией, то при нажатии ta кнопку 28 Пуск поменяет свое положение и кнопка 29 Стоп, в ре- .

с

5 0 5 о

о

0

5

зультате чего также размыкается контакт . При этом с правых выводов нормально разомкнутых контактов кнопок 28 Пуск и 29 единичный и нулевой входы RS-триггера 33 Пуск- Стоп соответственно поступают такие уровни, что последний перебрасывается в единичное состояние. Теперь противоположный уровень с выхода единичного плеча RS-триггера 33 Пуск- Стоп через логический элемент ИЛИ 44 поступает на нулевой вход RS-триггера 42 Включение и на нулевой вход Т-триггер а 39 Рабочий ход, снимая тем самым прежний уровень, удерживающий триггеры в исходном нулевом состоянии.

Кроме того, противоположный уро - вень с выхода единичного плеча взведенного RS-триггера 33 Пуск-Стоп поступает на вход логического элемента ИЛИ 48, вызывая на его выходе противоположный уровень, посредством которого усилитель 49 с повышенной нагрузочной способностью снимает управляющее напряжение с источника питания.

Одновременно образующийся на выходе нулевого плеча RS-триггера 33 Пуск-Стоп перепад напряжения запускает одновибратор 34 с потенциал ьным входом, который выдает импульс, поступающий через логический элемент ИЛИ 35 на единичный вход RS-триггера 42 Включение, устанавливая его в единичное состояние. При этом на выходе нулевого плеча RS-триггера 42 Включение образуется перепад напряжения (например, отрицательный перепад в момент tt , показанный на фиг. 5). Этот перепад напряжения запускает одновибратор 45, который выдает импульс требуемой длительности, поступающий на вход усилителя 46 с повышенной нагрузочной способностью, с выхода которого мощный положительный импульс поступает в источник питания электромагнитного двигателя. Линейный электромагнитный двигатель включается, в результате чего якорь 8 под действием электромагнитной .силы начинает перемещаться вправо, осуществляя возвратный ход.

При достижении якорем 8 положения магнитного равновесия (фиг. 2) засвечивается фотодиод фотодатчика

7J БЫК ilppi oTOt-i с -f brxoiui фор -гкро- j ia rej5fi 43 через ло1 11ческ1-;н злегчмг; .ИЛИ 44 на- г::у;1к :юй вход трк1Ч ё1; а 42 Включение постуугаат импуп/)С, сбрасываюш,кй ег о s nyjiasjot; состоя- ние, ;л па В)хо,це е,о,и:(1-1чыо О ;;леча RS --Tpi- rrepa 42 Включение образуем ся перепад капр; :жсния (наирж-зср; отрицательный перепад s момент 1;,, „ гюказаннмй ка. ф/;;; . Ь) . Згот иеркиад напря;- ;еиия запускает о, тт1е- и6ра | ор 47 5 который выдает кмпульс; требуе-- мой д,;;и гельност -Т; .1Оступа10|Дий яа Ехо.и, ,::{u . нчае;;о1 о 3j:ei-ie;i ia ИЛИ 48 е выхс1да KO i oporo импульс поступает

нагоуаочной епособнсстыо.; ас аьгАО;,а поеле,1;;нег о мошпья 11.оложи )ти;ьиый Ki-ffiyji -.c иос Х уиает и лм га - ния отключения эу ехтромагпитно; о двкгател1Я,

После БЬ ключеиия якорь 8 лнпей- кого електрока1т итнол-о два}; атеггя по иис:рдии продолжает движен:ае luipc.-- во, в процессе которого оС;разуется и воз1:)аетает леяык рабочий зиздуппый зазо о а. 5 икетйаескал энер ч-и; iKopf; о пег:)едается буферной лртадане 2.. Когда в т.фсдесее этого двз-вкепия засве :ивается фотодиод фо / озлелП рк- ческосо даЧ Чике з ВК; % с выхо,да формнрОЕателя 30 на счетный ьход Г-тригл ера 39 Рабочий ход аоету - пает импузльс воавратиого ;::ода . у(;Т;:/ назлкаающий ej-o в ег инячпое сосгия- йме, lipH 3TOi на е;л:-и:;1ч ;.;о:- о плеча Т- Триггера 39

гота:а:л1ыа 01кий: oa.HOEttopai op : л лоследующему запуску

дапькейп е м перемещении лк )р; : 8 он достигает крайнего вого 1:оложемыя5 при отором Lci.iepC - тие s ггус.г оложен.иое на i , окаэыыаетс): забежавшим зпразо аа & тода гчик 2: оКУ4 после чел о Hi vjpi-. 8 двигаться влеж; е:а /че/; энергии буферной :2„ e-ji;--- секной во яремя возвраткого хсда Когда в процес(;е зтого ДБЛке;п1:-- повтог)но засвечивается ф;, о,1мод фотод;; гчитса 25 ВКУ, с выхода формировате.({5А 38 на ечегче:й отад Т -трт1Т гера 39 Рабочий з-а.;;;, еа т у- пает i-iMnyjibC уда.рно1т хода,., (.Зо г- сывагощий его в нулевое соето.;лт/5 ; „ При этом на выходе егшничного пле

ча Т- ;ч-)И rei)a 39 Рабочий ход об- раеуетея пере1- ад напряжеиия, запус-- | ающий одповибратор 40, который иыдает tiMiiyjibe. Есл;1 тумблер 32 janpei iiKJiM jCHMK ла удар находится в положении, разрегнающем включе- пие яа у;гар5 го на выкоде логического алемен га к( 41 появляется им- пз льС; который qepes :тоги;;еекий- элемен - ИЛИ Зз поступает на единич- льй в:;од КЬ-т ;Кггера 42 Включеs iViM ка }:j.vKOy,e д/левого плеча

tiS| риггера 42 Ькл счение перепад

капря:ке пия поередетБом к:..1пульса5

Tieij-iovo О МО1ЦПОСГИ в уе -; лктеле 46 с )1ОБь;шенкой нагрузочной епо- еооаостью, включает злекгроьдаг- Г5итнь;й двигатель, в результате че- 1Ю рабочий ход осущеетЕляется одно- времекно под действием знергки воз BpaTKOV O хода (запаеенкой буферной лру/кипой 12 и перенееепной на рабо- чий и эпергк; раоочего хода, оеуществляе мой Д ейстБ е злектромаг- аитпой скльь Если ;;се тумблер 32 Запрет включения на з Дар ыаходит- ::я в противоположном иолол :енкИ5 то .г;мпул} ,с с одновибратора 40 Ч ерез .1Ю1 кчеекий злемеят К 41 не :;1роходит5 чем ис1слючаетея включение ;лектро1-шгкн 1ного дзигателя и ра- Зо чий xo.ri, осу;и,естз. ;яеч ся только ;:юд действием упругих еил буферной apj XHiib ; 2 ,

4-e;ni в птюпееее рабочего хода :злект);оиа нитчый двигатель включен, то у:рн движен 1И /исоря 3 Biae RO послед :якй также досч их аеч положения маг- ;нитно:. о равновесие, при котором засвечивается фотодиод фотодатчика 24 ВЫК, .Ьыкл10 1ение злектромагкктного :.вигателя осуигествляетея ан,алогично /ому, как это имеет ; 5ee io при дости- ;гчении якорем 8 полол;ения магнитного ::авковесик в проп;ессе возвра | юго хода,

После выкл1пчек15я якорь 8 электро- i-iavHH i Horo дяиг ателя по инердии :роде:иокает движение влево, в процессе которого образуется и возрастает | ра;:1Ь;й пабочи воздушнь в зазор. При .i.oc 1 нкепии бойко;-; 10 пуансона 2 пачкпа.ется процесс шта.мповки заготов :си 3 и засвечивается фотодиод фото- :.;атчика 23 ВКВ„ . реауль / ате чего на

выходе формирователя 36 вырабатьшает ся импульс, предназначенный для включения электромагнитного двигателя с целью совершения им возвратного хода под действием возвратной электромагнитной силы. Так как возвратная электромагнитная сила может снизить усилие штамповки, то до окончания процесса штамповки импульс на включение электромагнитного двигател не посылается. Это осуществляется тем, что импульс с выхода формирователя 36 поступает на вход линии 37 задержки, с выхода которой после окончания процесса штамповки задержанный импульс через логический элемент ИЛИ 35 поступает на единичный вход RS-триггера 42 Включение в.ызывая его взведение, следствием чего является включение электромагнитного двигателя, начинается возвратный ход нового возвратно-ударного цикла и работа в дальнейшем протекает аналогично описанному выше

В процессе возвратного хода при отводе бойка 10 от пуансона 2 происходит размыкание сомкнутых в процессе штамповки матрицы 1 и пуансона 2, в результате чего последний освобождает заготовку 3 для удаления и подач и новой.

Б устройстве предусмотрена плавная регулировка усилия штамповки в пределах от минимального, при которо рабочий ход осуществляется лишь под действием упругих сил буферной пружины 12, до максимального, при котором рабочий ход осуществляется

под. действием упругих сил буферной пружины 12 и электромагнитной силы, действующей на всем протяжении, перемещения якоря 8, начиная от максимального рабочего воздушного зазора до положения магнитного равновесия

Осуществляется она следующим образом.

При крайне левом положении фотоэлектрического датчика 25 ВКУ на стержне 22 (фиг. 1) датчик засвечивается в процессе рабочего хода при минимальном рабочем воздушном зазоре, а поэтому электромагнитный двигатель осуществляет преобразование электрической энергии в механическую на протяжении минимального хода, начиная от минимального рабочего воздушного зазора до положения магнитного равновесия. При перемещении вдоль стержня 22 фотоэлектрического датчика 25 ВКУ вправо, последний в процессе рабочего хода засвечивается при большем значении рабочего воздушного зазора, а следовательно, энер гопреобразование в электромагните имеет место на протяжении большего хода, что приводит к увеличению усилия штамповки. Максимальное значение усилия штамповки имеет место при крайне правом п 2ложении фотоэлектрического датчика 25 ВКУ на стержне 22.

Эффективность использования ковочного устройства обуславливается упрощением конструкции, гибкостью управления и стабильностью его работы.

п

Фиг.З

20

Запрет. SKA. на цОар