Устройство для сортировки кусков губчатого титана Советский патент 1988 года по МПК B07C5/342 B03B13/06 

11443981

относится к сортировке

к м т п к в

кусковых материалов, а именно к устройствам поштучной сортировки предметов по их составу, и предназначено для сортировки кусков губчатого титана.

Цель изобретения - повьше-ние точно сти сортировки путем увеличения плоки с одинаковыми постоянными времени ( .- R C, R C), соизмеримыми с длительностью сигнала тени ( С тени), содержащие общие резистор 21, первый 22 и второй 23 накопительные конденсаторы соответственно, первый 24 и второй 25 управляющие ключи, включенные соответственно между общим

Изобретение относится к поштучной сортировке предметов по их составу и позволяет повысить точность сортировки. Устройство для сортировки кусков губчатого титана содержит механизм покусковой подачи, датчик термоЭДС, включаюг ий изолированные друг от друга горячий и холодный электроды, выполненные в виде полых цилиндрических электропроводящих валков, установленных на осях с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях, причем холодный электрод подпружинен к горячему, зазор между валками не превышает минимального размера куска, а угол захвата кусков не превышает двух углов трения. Нагреватель раямещен во внутренней полости горячего электрода. Устройство содержит усилитель, компаратор, исполнительный механизм, включающий привод и сопло, элемент включения, соединенный с приводом исполнительного механизма, приемные бункеры продуктов сортировки. Устройство снабжено ключевым времяамплитудным интегрирующим преобразователем, D-триггеррм, схемой задержки и датчиком тени. Критерием отбора куска в соответствующий продукт является сиг- нал о превышении напряжения на одном из входов схемы сравнения преобразователя. При превышении напряжения на втором входе схемы сравнения на ее выходе появляется сигнал О (низко- сортньй кусок), по которому элемент включения формирует сигнал управления. Привод открьшает проход сжатому воздуху, который через сопло воздействует на подлежащий отбору низкосортный кусок, направляя его в бункер. 3 ил. SS (Л с 4 4 00 со 00

щади контактировани поверхности кус- щ резистором 21 и первым 22 и вторым 23

ков с электродами.

На фиг.1 схематически изображено устройство для сортировки кусков губчатого титана} на фиг.2 - силы, действующие на кусок в момент захвата его валками, и конструкция датчика тени; на фиг.З - эпюры напряжений на входах и выходах отдельных элементов -блок-схемы устройства.

Устройство для сортировки кусков губчатого титана содержит механизм 1 покусковой подачи, датчик 2 термоЭДС, включающий изолированные друг от дру га горячий 3 и холодный 4 электроды, выполненные в виде одинаковых по раз- мерам полых цилиндрических электропро водящих валков, установленных на осях 5 и 6 с возможностью синхронного

26и 27 подключены соответственно первому и второму входам схемы 30 сравнения, выход которой подключен

вращения в противоположных направлениях (навстречу друг другу по часовой 30 к D-входу П-триггера 19. и против часовой стрелки соответствен Устройство снабжено датчиком 3

но, как показано на фиг.1) причем

тени, выход которого через второй инвертор 29 подключен к С-входу D-триг- гера 19, выход которого подключен к

холодный электрод 4 подпружинен к горячему электроду 3 (не показано). Зазор 7 между валками не превышает ми-jj входу схемы 20 задержки, выход кото- нимального размера куска (если между рой подключен к входу элемента 15 электродами 3 и 4 нет куска), а угол захвата еб (фиг. 2) не превьппает двух углов трения, т.е. оС 24. Нагреватель 8 размещен во внутренней полости 40 фотодатчик 32 (светодиод) - фотопри- 9 горячего электрода 3.емник 33 (фотодиодов, установленных

Устройство содержит подключенный к датчику 2 термоЭДС усилитель 10, выход которого подключен к входу компаратора 11, исполнительный механизм jj можностью свободного скольжения вдоль 12, включающий привод 13 и сопло 14, направляющих 35 при изменении

зазора 7 между электродами во время обкатки куска электродами 3 и 4). Планка 34 установлена в плоскости горизонтальной оси электродов 3 и 4 и имеет окно 36, размер oi. которого несколько превышает максимальный размер куска, т.е. оС Sr Д/цс,кс.включения.

Датчик 3 тени (фиг.2) может быть выполнен, например, в виде оптопары:

по обе стороны от диэлектрической планки 34, ПОДВИЖНО соединенной с осью 6 холодного электрода 4 с возэлемент 15 включения, соединенный с приводом 13 исполнительного механизма 12, а также приемные бункеры продуктов сортировки: бункер 16 высокосортного продукта и бункер 17 низкосортного продукта.

Устройство снабжено ключевым время

50

. амплитудньм интегрирующим преобразова- На фиг.2 показан случай, когда телем 18, 0 триггером I9 и схемой 20 зазор между валками в момент захвата задержки.

Ключевой времяамплитудный интегрирующий преобразователь 18 содержит первую и вторую интегрирующие цепочкуска увеличился на величину 4L (благодаря тому, что холодный электрод 4 подпружинен относительно горячего электрода 3). При этом излучение фото

накопительными конденсаторами, первый 26 и второй 27 синхронизирующие ключи, параллельно подключенные к первому 22 и второму 23 накопительным конденсаторам соответственно, первый 28 и второй 29 инверторы и схему 30 сравнения.

Вход управления первого управляюще - го ключа 24 подключен к выходу компаратора 11 непосредственно, а вход управления второго управляющего ключа

25подключен к выходу компаратора 11 через первый инвертор 28. Входы управления первого 26 и второго 27 синхронизирующих ключей подключены к выходу второго инвертора 29, а выходы ключей

26и 27 подключены соответственно к первому и второму входам схемы 30 сравнения, выход которой подключен

к D-входу П-триггера 19. Устройство снабжено датчиком 3

тени, выход которого через второй инвертор 29 подключен к С-входу D-триг- гера 19, выход которого подключен к

входу схемы 20 задержки, выход кото- рой подключен к входу элемента 15 фотодатчик 32 (светодиод) - фотопри- емник 33 (фотодиодов, установленных

входу схемы 20 задержки, выход кото- рой подключен к входу элемента 15 фотодатчик 32 (светодиод) - фотопри- емник 33 (фотодиодов, установленных

включения.

Датчик 3 тени (фиг.2) может быть выполнен, например, в виде оптопары:

можностью свободного скольжения вдол направляющих 35 при изменении

по обе стороны от диэлектрической планки 34, ПОДВИЖНО соединенной с осью 6 холодного электрода 4 с воз На фиг.2 показан случай, когда зазор между валками в момент захвата

куска увеличился на величину 4L (благодаря тому, что холодный электрод 4 подпружинен относительно горячего электрода 3). При этом излучение фото-

датчика 32 регистрируется фотоприемником 33, и формируется передний фронт импульса сигнала тени (фиг.За), длительность которого соответствует времени обкатки (измерения термоЭДС от куска) от момента захвата куска валками 3 и 4 до момента отрыва куска с этих валков. В момент отрьюа зазор между валками 3 и 4 восстанавливается до нервоначальной величины (меньше минимального размера куска). Оптическая ось 32-33 прерьюается. При этом формируется задний фронт импульса сигнала тени (фиг.За). При захвате валка ми следующего куска цикл формирования сигнала тени повторяется.В исходном состоянии (без куска между валками) оптическая ось 32-33 прервана.

В предлагаемом устройстве ключи 24-27 могут быть реализованы, например микросхемой К561 КТЗ (четыре двунаправленных переключателя) , а схема 30 сравнения - микросхемой К554 САЗ (компаратор напряжения). Первый 2S и второй 29 инверторы - логические элементы НЕ.

На фиг.З приведены эпюры напряже

НИИ: ивь„

а - 1)

вык

датчика 31 тенн; б второго инвертора 29; в

вх

компаратора И;, г - ,, компарато

ig,, первого инвертора 28; схемы 30 сравнения; з - 19; ж - Uav схемы

11; д - и,

е - Ь в,

Ugi D-триггера 17, / вх

30 сравнения; н - U схемы 20 задержки;чения.

к - и

вых

элемента 15 вклюНа кусок губчатого титана, з.ажатый между двумя валками,действует выталкивающая сила R, представляющая собой равнодействую1цую сжимающих (Р)

R 2Р sin (d/2)(1)

и удерживающих (N) сил, которые являются проекциями сил трения (Т) на ось, параллельную направлению силы R.

N T-COS (oi/2)(2)

Масса куска по сравнению с другими силами мала и ею можно пренебречь. Сила трения

Т F f,(3)

где f - коэффициент трения материала

куска о поверхность валков. Подставляя (3) в -(2), получают

N P-f COS (ot/2)(4)

Куски материала остак-.тся в зоне измерений (между валками), если

2N - R

(at/2)

(5)

2P.sin (ei/2) (6)

f i tg ()

Коэффициент трения f ют через угол трения cf

f tgcf

Тогда

tg cp tg (лг/2)

2 ( .

(7)

часто выражав т.е.

(8)

Следовательно, угол захвата ai валков куска должен быть меньше удвоен

20

,

ного угла трення.

Устройство работает следующим образом.

Куски губчатого титана механизмом 1 покусковой подачн последовательно

25 друг за другом подаются в пространство между электродами 3 и 4 датчика 2 термоЭДС и обкатываются ими. При обкатке куска, зазор 7 между электродами увеличивается, и на выходе дат30 чика 31 тени появляется сигнал тени, длительность которого соответствует времени нахождения куска в зоне измерений (фиг.За). Следует отметить, что в пределах одного класса крупности размеры кусков не отличаются резко друг от друга, поэтому импульсы сигнала тени ( с (,| тени и 2 тени) двух соседних кусков (фиг.За) не отлича- . ются резко по длительности. На фиг.За

,Q tu тени.

Сигнал тени с выхода датчика 31 тени инвертируется вторым инвертором 29 и поступает одновременно на входы управления синхронизирующих ключей

45 26 и 27, размыкая их, и на вход синхронизации (С-вход) D-триггера 19.

При обкатьшании Куска электродами- валками образуется в общем случае п пар контактных площадок (участков),

CQ в которых кусок соприкасается одно- ,временно с поверхностями горячего 3 и холодного 4 электродов. При каждом таком одновременном контакте, между куском и горячим электродом 3 возни(-С кает термоЭДС, величина которой при постоянной разнице их температур за- внсит только от состава и состояния контролируемых участков поверхности куска. ТермоЭДС с каждой пары контро514А39816

лируемых участков поверхности кусками с длительностью сигнала тени ( t

усиливается усилителем 10 и поступаеттени), то происходит независимое нана вход компаратора II, в которомкопление информации о полезном снгна:

сравнивается с заданным пороговым зна-ле от куска (форма сигнала показана

чениен напряжения - . На выходе на фиг.Зв), исп ещренном сигналами

компаратора 11 при этом появляетсякоммутационных помех (не показаны).

результат сравнения - последователь-При этом коммутационные помехи не

ность информационных сигналов 1 иоказывают существенного влияния на

О, характеризующих соответственно Qрезультат обработки полезного сигнала- величину (уровень) термоЭДС, превы- Заряд накопительных конденсаторов

тающую пороговое значение и величину22 и 23 осуществляется по экспоненцитермоЭДС, оказавшуюся ниже порогаальному закону, что делает преобра(фиг.Зг). При этом не исключено, чтозователь 18 менее чувствительным к

на выходе компаратора 11 может поя- -15изменению длительности сигналов тени

виться всего лишь один информационный(ц тени) или, что то же самое, сигнал : 1 или О. Это означает,к изменению размеров кусков, так как

что величина термоЭДС от всех участ--скорость заряда конденсаторов со вреков контролируемой поверхности кускаменем уменьшается и, соответственно,

оказалась Либо вьше, либо ниже поро- 20 больше время обработки полезного

гового значения.сигнала (чем длиннее кусок), тем

Информационные сигналы 1 и О сменьше скорость заряда конденсаторов,

выхода компаратора 11 поступают наПри этом не происходит ограничения

вход управления первого управляющеговыходного напряжения.

ключа 24 не-посредственно, а на вход 25 По окончании инвертированного сиг- управления второго управляющего ключанала тени (фиг.3б,е,ж,з, моменты вре- 25 - через первый инвертор 28.мани t - для первого куска и t В моменты прихода на вход управле-для второго куска), т.е. при отрьше

ния первого управляющего ключа 24 сиг-каждого из кускоб от электродов 3 и

налов I (фиг.Зе), т.е. в моменты зо синхронизирующие ключи 26 и 27

времени (t - t), (t3 - t) (tg -замыкаются, конденсаторы 22 и 23 начи

t) (7 - tg), ключ 24 замыкаетсянают разряжаться до прихода очереднои накопительный конденсатор 22 заряжа-го инвертированного сигнала тени

ется от источника напряжения (Е) че-(до момента t{ для первого куска на

рез резистор 21, накапливая информа- фиг.Зе,ж). Схема 30 сравнения сравцию термоЭДС, величина которой превы-нивает по амплитуде напряжения на ее

шает пороговое значение. В моментыпервом и втором входах, а результаты

времени (t - tj), (t4 - t), (tg -сравнения - информационные сигналы

t.,) происходит хранение накопленной . (высокосортный кусок) или О

информавд1и (ключ 24 размокнут). 40(низкосортный кусок) поступают на DВ моменты прихода на вход управ-вход D-триггера 19.

ления второго управляющего ключа 25 При одновременном приходе информасигналов (инвертированный сигнал;ционных сигналов на D-вход D-триггера

О), т.е. в моменты времени (t -, 9 и окончании инвертированного сиг t,), (t - t ), (tj - ty), ключ 25 45нала тени на его С-входе, на выходе

замыкается и накопительный конденса-триггера 19.появляется соответствуютор 23 заряжается от источникащий сигнал 1 (tg) или О (t),

напряжения (Е) через резистор 21,который сохраняется до окончания сигнакапливая информацию о термоЭДС,нала тени от следующего куска. величина которой ниже порогового зна- 50 фиг.Зз сигнал 1 от первого

чення.(высокосортного) куска хранится до

В моменты времени (t.j - t),момента времени t j- , т.е. до оконча(t - tg) и (t- - tg) (фиг.Зж) проис-ния сигнала тени от второго куска.

ходнт хранение накопленной информацииКритерием отбора кусков в соответст(ключ 25 разомкнут). Так как постоян- ggвующий продукт является сигнал о преные временн первой и второй интегри- вышении напряжения на одном из вхорующнх цепочек преобразователя 18дов схемы 30 сравнений, выбраны одинаковыми ( , С Из фиг ГЗе.ж видно, что для первого

« RC, « RC, а С, - С.) н соизмеримы-куска (:„, тени) характерно превышение напряжения на первом входе схемы 30 сравнения (сигнал 1 на выходе), а для второго куска ( (ц тени) - наоборот (сигнал О на выходе), следовательно, второй кусок является низкосортным и подлежит отбору исполни- ,тельным механизмом 12 в бункер 17 низкосортного продукта,

При поступлении сигнала О на вход схемы 20 задержки, на ее выходе появляется сигнал (фиг.Зи), длительность которого ( Tj) соответствует времени перемеп1ения куска от места от- рыва куска от места отрыва с валков- электродов 3 и 4 до сопла 14 исполнительного механизма 12. Этот сигнал поступает на вход элемента 15 включения, который формирует управляющий сигнал (фиг.Зк), длительность которого о- соответствует времени включения исполнительного механизма 12, усиливает его по мощности до величины, необходимой для срабатьшания привода 13 исполнительного механизма 12.

Но сигналу элемента 15 включения привод 13 (электропневмоклапан) открывает проход сжатому воздуху, который через сопло 14 воздействует на подлежащий отбору низкосортный кусок, направляя его в бункер 17 низкосортного продукта. Остальные (высокосортные) куски, не изменяя своей траектории, попадают в бункер 16 высокосортного продукта.

Формула изобретения

Устройство для сортировки кусков губчатого титана, содержащее узел покусковой подачи, узел контроля, включающий датчик термоЭДС с изолированными один от другого горячим и холодным электродами, схему обработки информации, содержащую усилитель и компаратор, исполнительный механизм с элементом его включения.

5 0 5

о

0

g

отличающееся тем, что, с целью повьщ1ения точности сортировки за счет увеличения площади контакти- рования поверхности кусков с электродами, схема обработки информации дополнительно снабжена D-триггером, схемой задержки и ключевым времяампли- тудным интегрирующим преобразователем, содержащим схему сравнения, инверторы, управляющие ключи, синхронизирующие ключи, конденсаторы, резистор, источник питания, а узел контроля дополнительно включает датчик размера кусков, установленный на холодном электроде, причем горячий и холодный электроды датчика термоЭДС выполнены в виде одинаковых по размерам полых цилиндрических электропроводящих валков, установленных на соответствующих осях с зазором, не превышающим минимального размера куска с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях, причем холодный электрод подпружинен относительно горячего, а угол захвата кусков электродами не превьаиает двух углов трения, при этом выход холодного электрода через усилитель и компаратор соединен непосредственно с первым выводом первого управляющего ключа и через первый инвертор с первьЕМ вьшодом второго управляющего ключа, вторые выводы управляюпдах ключей через резистор подключены к источнику питания, а третьи - через соответствующие конденсаторы с общей шиной, с первыми вьюодами соответствующих синхронизирующих ключей и через схему сравнения с информационным входом D-триггера, выход датчика размера кусков через второй инвертор соединен с вторыми вьгоодами синхронизирующих ключей и с управляющим входом D-триггера, выход которого соединен через схему задержки с входом элемента включения исполнительного механизма, причем третьи выводы синхронизирующих ключей соединены с общей шиной.

32

Фиг. 2.