Устройство для программной закалки длинномерного изделия Советский патент 1986 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 про- мьшшенности.

Цель изобретения - увепичение точности поддержания заданного режима и повышение качества закалки изделий.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для программной закалки длинномерного изделия; на фиг. 2 - схема счетчика иктульсов; на фиг. 3 - схема программного блока частоты; на фиг. А - схема блока фиксации начального положения изделия перед закалкой; на фиг. 5 - схема реверсивного счетчика-,на фиг.6 схема регулятора скорости с подъемным механизмом. , ,

Устройство для программной закалки длинномерных изделий (фиг. 1) содержит подъемньй механизм 1, импульс ный датчик 2 перемещения, реверсив- ньй счетчик 3, регулятор 4 скорости, счетчик 5 импульсов, программный блок 6 частоты, блок 7 фиксации начального положения изделия перед закалкой .

Счетчик 5 импульсов (фиг. 2) состоит из схем И 8 и 9 совпадения, триггера 10, инверторов 11 и 12 сис- TeNai реверсивных счетчиков 13 с дешифраторами 14, коммутатора 15, схем 16.1,...16.1, 16(К-2), 1б(К-1), 16.К совпадения и схемы ИЛИ 17 суммирования . 1

Программньй блок 6 частоты (фиг. 3) состоит из генерато1 а 18, системы счетчиков 19 с дешифраторами 20, коммутатора 21, счетчика 22 участков, дешифратора 23 участков, схемы 24 совпадения и схемы ИЛИ 25.

Блок 7 фиксации начального положения изделия перед закалкой (фиг. 4) состоит из датчиков 26, усилителей 27, триггеров 28 Шмитта, схем 29-31 совпадения, схем ИЛИ 32 и 33, генера тора 34, счетчика 35, дешифратора 36 коммутатора 37, триггера 38, элемента И 39, триггера 40 установки в О, инвертора 41.

Реверсивньй счетчик 3 (фиг. 5) содержит реверсивный счетчик 42, схе му И 43 разрешения, триггер 44, схемы 45 и 46 разрешения, триггер 47,

588542

схемы 48 и 49 разрешения, счетчик 50 и дешифратор 51.

Регулятор 4 скорости с подъемным механизмом 1 (фиг. 6) содержит уси5 лители 52, 53 и 58, электромагнитное реле 54 и 55, электромагнитньй контактор 56, блочные генераторы 59, асинхронный двигатель 57 и тиристор- ные ключи 60.

Устройство работает следующим образом.

Перед закалкой изделие устанавливается над баком и включается питание всей cиcтe й I.

5 При этом блок 7 приводится в исходное положение (фиг. ,1) . На третьем выходе А присутствует логическая 1, которая держит счетчик 5 импульсов и Программньй блок 6 частоты в нуле вом состоянии, о с второго выхода Б счетчика 5 импульсов производит запись числа 500 в реверсивньй счетчик и удерживает его в этом состоянии до опускания изделия в бак.

Поскольку датчики 26 блока 7 не возбуждены, то сигнал присутствует на первом выходе В блока 7, этот сигнал поступает в регулятор 4 скорости с подъемным механизмом. Послед НИИ производит опускание изделия. Как только раскаленная з отовка появится в поле зрения первого датчика 26 блока 7, на первом В и втором Г выходах последнего появится логи35 ческий О и двигатель, опускающий заготовку, остановится. Если деталь проскочит начальную зону, то возбудится второй датчик 26 и появится сигнал О, на втором выходе Г бло40 ка 7, что определит подъем изделия. Это будет продолжаться до тех пор, пока кромка изделия не остановится 1Q заданной зоне.

45

50

После этого через программное время начальной выдержки изделия с третьего выхода А блока 7 О разрешит работу счетчика 5 импульсов и программного блока 6 частоты, но последний не будет работать до конца опускания изделия в бак. Одновременно 1 вновь появится на первом выходе В и изделие начнет опускаться ,

При опускании сигнал с импульсно- го датчика 2 перемещения поступает на суммирующий вход счетчика 5 импульсов. До конца опускания работа реверсивного счетчика 3 запрещена.

После полного опускания изделия в закалочный бак, что соответствует набору определенного числа в счетчике 5, выдается сигнал 1 с второго выхода Б счетчика 5 импульсов в блок 7 и запрещает дальнейшую его работу, одновременно начинается вытяжка изделия из воды, счетчик 5 переключается на режим Вычитание. Сигнал со счетчика 5 поступает на программный блок 6 частоты, включая определенную частоту задания, поступающую на первый (суммирующий) вход А реверсивного счетчика 3, выходной сигнал которого включает ре- гулятор скорости, и двигатель подъемного механизма разгоняется, поднимая изделие. При этом на второй (вычитающий) вход Е реверсивного счетчика 3 начинают поступать импульсы с датчика 2. В результате на выходе Ж счетчика появится разностный сигнал, управляющий регулятором 4 скорости, при этом устанавливается онределенная скорость подъема изделия. При наборе счетчиком 5 следующего заданного числа (числа соответствуют технологической программе и определяют места изменения конусности) происходит переключение частоты задания программного блока 6 частоты При изменении текущей скорости изменяется частота сигналов с импульсног датчика 2 перемещения, поступающая на второй, вход Е реверсивного счетчи ка 3, и на выходе Ж счетчика 3 устанавливается число, определяющее новую скорость вытяжки и т.д.

т

Счетчик 5 импульсов работает сле- дую(цим образом.

По сигналу с блока 7 триггер 10 и счетчики 13 (фиг. 2) устанавливаются в О.

При опускании изделия счетчики работают в режиме суммирования сигна лов с датчика импульсов, поступающих на первый вход 3 (открыта схема 8). Выходы счетчиков соедине}Ш с соответствующими входами дешифраторов 1 i, выходы которых поступают в коммута- тор 15. В коммутаторе и на схемах совпадения набираются числа, соответствующие длине изделия, причем число, набранное по схеме 16, соответст вует полному погр жению, разность чисел, набранных на схемах 16.К и 1б(К-1), соответствуют уровню зеркала воды. Разность чисел, набранных

5

5 5 0

на схемах 16.(К-1) и 16.(К-2), соответствует длине первой и- поверхности воды в баке части изделия, имеющего постоянное сечение и т.д. При опускании изделия все схемы 16.(К-1), 16.(К-2), ..., 16.1 ... и 16.1 закрыты уровнем запрета с триггера 10 и только при наборе счетчиком числа, соответствуй о 16. К, срабатывает триггер 10, разрещэется работа остальных схем 16.(К-1), 16.(К-2),..., 16.1... и 16.1, выдается сигнал на включение программного блока частоты (выход И и одновременно подается сигнал в блок 7 (выход Б).

Программный блок 6 частоты (фиг. 3) запускается счетчиком импульсов после опускания изделия в бак.

В коммутаторе 21 и схемах 24 совпадения набираются коэффициенты, на которые должна делиться частота генератора 18.

Импульсы с выхода счетчика импульсов поступают на вход К в счетчик 22 участков. При приходе первого импульса в счетчик участков появляется единичный уровень на первом вьпсоде дешифратора 23. Разрещена работа первой схемы 24 совпадения, а все остальные cxeNfij 24 закрыты.

Если, например, на первой схеме 24 набрано число 100, то на выходе схемы ИЛИ 25 появляется каждый сотый импульс, поступающий с генератора 18, т.е. частота генератора 18 делится на 100, этот же импульс со схемы 25 сбрасывает счетчики в О.

При приходе второго импульса в счетчик 22 участков появляется единичный уровень на втором выходе де- щифратора 23 и открывается вторая схема 24 совпадения. Частота генератора 18 делится на число, записанное во второй схеме 24. По входу счетчик участков сбрасывается в О сигналов с блока 7.

Устройство приводится в исходное состояние блоком 7.

При этом с триггера 40 установки в О (фиг. 4), представляющего собой триггер Шмитта с большой емкостью на входе, приходит сигнал обнуления на триггер 38, схема устанавливается в исходное состояние. На выходе А блока 7 присутствует логическая 1, которая держит счетчик

5

импульсов и программньй блок частоты в состоянии нулевом.

Датчики 26 могут быть, например, инфракрасными фотодиодами, реагирующими на нагретую заготовку. Фотодио- ды установлены один над другим на расстоянии, равном ширине начальной зоны, расстояние от нижнего датчика до зеркала воды в баке равно первоначальному установочному уровню, причем верхний на схеме датчик (фиг. 4) -расположен на баке выше, чем нижний по схеме датчик.

С датчика 26 сигналы усиливаются устройствами 27, представляющими собой операционные усилители, и, сформированные триггерами 28 Шмитта поступают на схемы 29-31 совпадения

Если датчики не возбуждены, то сигналы 1 со схемы 29 совпадения (на остальных схемах совпадения логический О) через схему ИЛИ 32 поступает на первый выход, что определяет опускание изделия. Если возбуждены оба датчика, то сигнал 1 со схемы 30 совпадения (остальные схемы в состоянии О) через схему ИЛИ 33 подается на выход Г, а на выход В при этом поступает О Это состояние определяет подъем изделия.

Схема 3 совпадения срабатывает тогда, когда возбужден верхний по схеме датчик и не возбужен нижний по схеме датчик. Эта схема совпаде ния разрешает счетчику 35 считать импульсы с генератора ЗА (при этом на выходах В, Г) присутствует сигнал О и изделие останавливается. На дешифраторе 36 и коммутаторе 37 задано число, определяющее время выдержки горячего изделия в заданной зоне. Сигнал О по истечении заданного времени устанавливает триггер 38 в 1, через элемент 39 сигнал 1 попадает через схему ИЛИ 32 на выход В и изделие начинает опускаться . С триггера 38 сигнал 1 также через инвертор 41 попадает на выход А и разрешает работу счетчика импульсов и блока программной частоты Схемами 29, 30, 31 и 39 совпадения управляет сигнал входа О, разрешает работу схема совпадения 1, зап- petUvieT работу этих схем и через элемент ЯШ- 33 эта 1 проходит на выходе Г, обуславливая подъем изделия

588546

Сигналы с программного блока 6 частоты (фиг, 1) поступают на. суммирующий вход счетчика 42 (фиг. 5), на вычитающий вход которого подаются 5 импульсы с датчика 2 перемещения. Реверсивный счетчик 42 является интегрирующим звеном и построен по схеме с нулем посредине. Пусть, например, за нуль принято число 500. Числа

О более 500 определяют режим разгона, менее 500 - торможения. Регулирование производится около числа 500, что соответствует нулевой статистической ошибке (астатическая система).

5 Сигналы заданной и текущей частот через схемы разрешения поступают на счетчик 50.3 зависимости от числа в счетчике 50 включается определенная ступень тиристорного коммутатора и

20 шунтируется либо включается определенная величина добавочного сопротивления в цепи ротора асинхронного двигателя 57 (фиг. 6) и двигатель разго-- няется (тормозится) до требуемой ско25 рости. При равенстве заданной и действительной частот происходит переключение одной или нескольких ступеней роторного сопротивления с определенной частотой. Если используется

30 четыре ступени роторных сопротивлений, то малый счетчик им1ет емкость, равную четырем.

Счетчик 50 считает входные импульсы при условии, что схема разре35 шения открыта. При наборе счетчиком 42 числа 504 триггер 44 устанавливается в О, запирещается работа схем 48 и 49 и счет счетчика 50, ко- торьй досчитывает до четьфех. При

0 этом выключаются все ступени и дви- . гатель разгоняется с максимальной скоростью. Импульсы с датчика перемещения вычитаются в счетчике 43 и при наборе в нем числа 500 устанав5 ливаются в 1 триггеры 44 и 47 и разрешается работа счетчика 50.

Если текущая скорость больше заданной, то происходит вычитание в счетчиках 42 и 50, включаются опре0 деленные роторные ступени и двигатель тормозится. t

Набор в счетчике 42 числа 496 устанавливает в О триггер 47 (срабатывает схема 46) и запрещается 5 работа схем 48 и 49 и счетчика 50, в котором уже записан , что соответствует полностью включенным р6- торньм сопротинл ;ниям. Двигате;1ь тор71

мозится и частота задания становится больше текущей.

При наборе счетчиком 42 числа 500 срабатывает схема 45, вновь разрешается работа счетчика 50 и т.д. Выходы счетчика 50 подключаются к дешифратору 51, выход с которого поступает на первый вход Л регулятора скорости.

Сигналы с первого входа регулятора усиливаются усилителями 58 (фиг. 6) и через цепи гальванической развйзки, выполненные на блочных генераторах 59, коммутируются те или иные тиристорные ключи 60, с помощью которых и подключаются сопротивления в роторную обмотку двигателя 57.

Статорную обмотку асинхронного двигателя 57 коммутирует электромагнитный контактор 56, параллельно кон тактам В и М которого подключены кон такты репе Р2.1 и Р1.1 соответственно, реле Р1{54) и Р2(56) включаются

58854 . 8

уровнем логической 1 с входов М и Н, усиленным усилителями 52 и 53 соответственно.

Импульсный датчик перемещения 5 стандартный, например индуктивный и работает на срыве генерации при прохождении над магнитной системой датчика зубьев зубчатого колеса, свя занного с валом двигателя подъемного 10 механизма. Число зубьев колеса определяется требуемой точностью запора перемещения.

Предлагаемое устройство для про- (5 граммной закалки длинномерного изделия позволяет повысить точность начальной установки изделия до 0,2%, что обеспечивает получение требуемой точности поддержания технологическо- 20 го режима, при этом улучшается качество закалки и обеспечивается безопасность работы обслуживающего персонала.

1 А

Lt л

8я.Ъ

ЙХ.2

Btm.l

м н вмд

Редактор А.Козориз

Составитель Г.Демин

Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Заказ 5088/26 . Тираж 552 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-попиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фиг. 6

L±J