Устройство для управления тепловым процессом вулканизации изделий Советский патент 1991 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к области автоматизации процессов изготовления резинотехнических изделий и предназначено для использования в системах управления.вулканнзационным оборудованием, в частности форматорами-вулканизаторами .

Цель изобретения - повышение качества вулканизируемых изделий путем оптимизации временного режима я вулканизации.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит объект 1 управления, например форматор-вулканизатор с системой нагрева и манипулятором, осуществляющим загрузку и выгрузку шин из форматора-вулканизатора, блок 2 исполнительных механизмов, дешифратор 3 команд, счетчики 4 и 5, датчики 6 и 7 температуры соответственно наружного и внутреннего теплоносителя, установленные соответственно снаружи и внутри шины, коммутатор 85 нормирующий преобразователь 9, аналого-цифровой преобразователь 10j регистры 11 и 12 адреса, блок 13 памяти эквивалентного времени вулканизации, делитель 14 частоты, регистр 15 адреса, сумматор 16, цифровой компаратор 17, связанный с задатчиком эквивалентного времени вулканизации (не показан), триггер 18, элемент ИЛИ 19, триггер 20, элементы И 21 - 23, генератор 24 импульсов, элемент ИЛИ 25, счетчик 26 и элемент ИЛИ 27.

Устройство работает следующим образом.

В ячейки блока 13 памяти заносятся эквивалентные времена вулканизации, соответствующие частоте опроса и показаниям температуры датчиков 6 и 7 (в пределах одной страницы памя

0

0

5

0

5

0

5

ти) с коррекцией этих данных по каждой последующей странице в зависимости от времени подключения страницы, задаваемого сигналом логической ts продвигаемой по регистру 15. i На входе компаратора 17 устанавливается сигнал Т заданного эквивалентного времени вулканизации. В формчатор-вулканкзатор объекта 1 помещается вулканизируемая шина. В исходном ждущем состоянии все счетчики и триггеры установлены в нулевое состояние командой либо при первоначальном вюю Т2Ини устройства, либо последней командой с дешифратора 3 при окончании процесса вулканизации предыдущей шины.

Для определенности рассмотрение работы устройства начнем с момента когда закончился процесс вулканизации предыдущей шины. При этом раскрылся форматор-вулканизатор и из кего автооператор извлек готовую шину; В этот момент дешифратор 3 выдает свою последнюю команду на сброс или обнуление счетчиков и триггеров устройства. Устройство переходит в режим ожидания. При этом элементы И 21 и 22 закрыты, а элемент И 23 открывается единичными сигналами на его входах (с инверсных выходов триггера 20 и счетчика 5).

Работает генератор 24, формируя импульсы, например с частотой 1с. Пройдя счетчик 26 и элемент ИЛИ 25, они поступают на счетчик 55 который выполняет роль счетчика эквивалентного времени простоя. Реальное время простоя не равно тому времени, которое записывается в счетчик 5 (согласующий коэффициент устанавливается с использованием счетчика 26У- и которое участвует в формировании команды со счетчика 5 для дешифратора 3.

Эта команда корректирует в зависимости от времени простоя момент по дачи теплоносителя в форматор-вулканизатор, т.е. момент начала процесса

нагрева шины.

Если простой превышает какую-то определенную величину (эта величина зависит от типа и массы пресс-формы форматора-вулканизатора), то далее нет смысла подсчитывать это время. Считается, что с этого момента начинается так называемый холодный допуск, т.е. делается максимальное опережение в начале нагрева, заключающееся в том, что к заданному эквивалентному времени вулканизации Т добавляется определенная добавка (как правило 1 - 3 мин) для предварительного разогрева остывшей пресс- формы .

Это максимальное время простоя задается в счетчике 5 соответствующим набором его разрядов, условно обозначенных одним инверсным выходом или выходом переноса, подключенным к одному из входов элемента И 23.

Через некоторое время, за которое была извлечена из форматора-вулканизатора объекта 1 предыдущая шина, подведена и заправлена новаяf оператор подает команду Пуск. По этой команде триггер 20 устанавливается в единичное состояние по прямому выходу. При этом элемент И 23 блокируется, а элемент И 22 открывается. мпульсы генератора 24 начинают оступать в счетчики 4 и 5. В процессе работы счетчика 4 сигналами с его азрядов запускается в работу дешифатор 3, который в свою очередь последовательно начинает управлять ра- ботой исполнительных механизмовг закрывается пресс-форма форматора-вуланизатора, подается так называемый ормовочный пар в диафрагму для тоо, чтобы шина в пресс-форме приняла еобходимую форму, а внешний слой резины, вдавившись в ячейки прессормы, сформировал заданный рисунок протектора. Далее пар в диафрагме заменяется другим более теплоемким теплоносителем - перегретой водой.

С этого момента и начинается от-1 счет времени вулканизации. При -этом дешифратор 3 формирует команду на установку единичного состояния триггера 18, котопьй открывает элемент

И 21 к через элемент ИЛИ 27 - на установку нулевого состояния триггера 20, который закрывает элемент И 22. Но одновременно с работой счетчика 4 работает и счетчик 5, который в зависимости от предварительно записанного числа (эквивалентного времени простоя) с некоторым опережениQ ем по отношению к моменту подачи перегретой воды в диафрагму, выдает сигнал в дешифратор 3, а тот,,, в свою очередь, через блок 2 подает в форматор-вулканизатор другой тегогоноси5 тель - перегретый пар.

С закрытием элемента И 22 я открытием элемента И 21 дешифратор 3 переходит в ждущий режим и в работу вступает измерительная схема устрой-

0 ства. Включается в работу делитель 145 частота импульсов на выходе которого определяется типом форматора- вулканизатора s а точнее, временем вулканизации, которое для разных ти

5 лов шин лежит в диапазоне от 10 мин до 20 ч.

Для определенности считаем, что вулканизируется шина легкового автомобиля с малым временен вулканиза™

0 ции (Ш мкк). Цикл опроса коммутатора 8S аналого-цифрс-i-го преобразователя 10 регистров 11 ч 12 составляет 1 с, а переключение страниц памяти осуществляется через 2 мин.

В первый момент работы делителя 14 регистр 15 со своего первого разряда разрешает работу с первой страницей памяти блока 13. Кавдую секунду опрашиваются с помощью коммутатора 8

Q датчики G и 7f сигнал с которых, пройдя нормирующий преобразователь 9 аналого-цифровой преобразователь 10, записывается уже в цифровой форме соответственно в регистры 11 и 12, Чис5 ла в регистрах.1I и 12 служат координатами для вызова соответствующей им ячейки памяти, первой страницы блока 13.

Если на данный момент опроса обе

0 измеренные температуры полноет -Ч; соответствуют заданным значениям} то вызываемая ячейка выдает число 1 (время 1 с)., т.е.собственно врркя цикла опросаu И если в дальнейшем

5 процесс шел идеально, на каждый

цикл опроса обе температуры соответствовали заданным значениям, то в сумматор 16 за 600 циклов (10 мин) записывается 600 импульсов (со схе5

ме это сигнал Та). Срабатывает ком7

паратор 17, на который также поступа,#

600

ет заданное значениеj (10 мин).

Если же температуры теплоносителей в объекте имеют отклонения от теоретически заданных идеальных значений, то на выход каждой страницы памяти будет вызываться ячейка, в которую за- писана скорректированная (эквивалентная данным температурам) величина времени Если общий характер температур теплоносителей имеет заниженный относительно задания характер, то в ячей ке записана величина времени меньше 1 и наоборот, при общем характере перегрева пресс-формы в ячейки записана величина больше 1. Таким образом, если в целом процесс вулканизации шел с недогревом относительно заданной кривой нагрева, то число 600 (эквивалентное время вулканизации) сумма тор 16 наберет за большее число циклов опроса чем 600, т.е. реальное время процесса вулканизации увеличивается.

При перегреве пресс-формы сумматор 16 набирает число 600 за меньшее число циклов, чем 600, тем самым реальное время процесса вулканизации будет сокращено.

В процессе вулканизации за счет изменения своей структуры шина изменяет свои свойства. Это выражается в том, что изменяется степень влияния колебания температур теплоносителей на величину коррекции - времени вулканизации. В данном случае ощутимый во времени шаг изменения свойств шины составляет две минуты поэтому регистр 15 переключает страницы с частотой 2 мин.

При срабатывании компаратора 17 (выполнена программа нагрева) уста

навливается в нулевое состояние триггер 18, закрывается элемент И 21, устанавливается в единичное состояние триггер 20, открывается элемент И 22.

Включение счетчика 4 в работу вызывает на выходе дешифратора 3 заключительную серию команд на блок 2: сброс перегретого пара и перегретой воды, подачу охлаждающей вода в пресс-форму, сброс охлаждающей воды, продувку, открытие пресс-формы, выдачу последней команды дешифратором 3 - установку схемы в исходное состояQе

0

5

0

5

5

0

5

ние за счет обнуления счетчиков 4 и 5 и триггеров 18 и 20.

Далее все повторяется сначала при вулканизации последующей шичы.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить качество вулканизируемых изделий за счет оптимизации режима вулканизации, в ко - тором учитывается влияние времени простоя и учитывается изменение во времени степени влияния колебания температур теплоносителей на длитесь « ность процесса вулканизации.

Формула изобретения

Устройство для управления тепловым процессом вулканиза и изделий, содержащее первый счет-п к, блок исполнительных меУиЬ.измов s связанный группой выходов с объектом управления, на которой размещены датчики температуры наружного и внутреннего теплоносителей9 нормирующий преобразователь, элекен пуска сумматор и последовательно соединенные задат- чик эквивалентного времени вулканизации, тдефровой компаратор и пеовый триггер, обличающееся тем. что, с иелыо повышения качества вулканизируемых изделий путем оптимизации временного режима зулкэниза- ции, в него взедены генератор импульсов, делитель частоты, второй триггер, дешифратор команд, второй и третий счетчики, три эпемента ИЛИ, той элемента И, коммутатор, анало-о-ц ф- ровой преобразователь, три оегистра адреса и блок памяти эквивалентного времени вулканизации, причем выход ,ганератора импульсов соединен с nip - выми входами первого, второго к третьего элементов И, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, а выход первого элемента И - с входом делителя частоты, подключенного первым выходом к управляю щему входу коммутатора и к входам синхронизации аналого-цифрового преобразователя, первого и второго регистров адреса, а вторым выходом - к входу синхронизации третьего регистра адреса, соединенного выходом с соответствующими входами первой группы входов блока памяти эквивалентного времени вулканизации, вторая группа входов которого соединена с соответ ствующими выходами первого регистра

адреса, третья группа входов - с соответствующими выходами второго регистра адреса, а выходы - с соответствующими входами сумматора, подключенного , выходами к второй группе входов цифрового компаратора, выходы датчиков температуры наружного к внутреннего теплоносителей соединены- соответственно С ПерВЫМ И ВТОРЫМ ВХОДаМИ КОМ- JQ

мутатора, подключенного выходом к входу нормирующего преобразователя, соединенного выходом с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к соответствующим входам первого и второго регистров адреса, выход элемента пуска соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом цифрового компаратора, а вы- 20 ход - с входом единичной установки второго триггера, подключенного входом нулевой установки к выходу второго элемента ИЛИЭ прямой выход - к второму входу второго элемента И, а ин- 25

версный выход - к в горому входу третьего элемента И, соединенного выходом с входом второго счетчика, подключенного выходом к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и информационным входом первого счетчика, а выход - с информационным входом третьего счетчика, выход переноса которого соединен с третьим входом третьего элемента И, а разрядные выходы - с первой группой входов дешифратора команд вторая группа входов которого соединена с соответствующими выходами первого счетчика, группа выходов - с соответствующими входами блока исполнительных механизмов, первый выход - с входс-м единичной установки первого триггера к первым входом второго элемента ИДЛ, а второй выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ и выходами сброса первого н треть™ его счетчиков.

Изобретение относится к области автоматизации процессов изготовления pp. зин о технических изделий и предназначено для использования в системах управления вулканизируемым оборудованием, в частности форматорами-вулканизаторами. Цель к пбретення - повышение качества вулканизируемых изделий путем оптимизации временного режима вулканизации. Для этого в блок 13 эквивалентного времени вулканизации заносятся оптимальные значения времег ни вулканизации в зависимости от зна