Установка для вытягивания стеклянных трубок Советский патент 1991 года по МПК C03B23/04 

ssss/s/(j s/ss/s/s

С/)

с

о ел о со ( о

Изобретение относится к производству стройматериалов и может найти применение при изготовлении изделий из кварцевого стекла методом вытяжки.

Цель изобретения - повышение качества стеклянных трубок и производительности работы установки.

На фиг. 1 приведена установка, общий вид; на фиг. 2 - схема механизма отрезки; на фиг. 3 - функциональная схема блока управления-.

Установка содержит механизм 1 загрузки заготовки, каркас 2, на котором смонтированы вертикальная печь 3 с устройством регулирования температуры (не показано), механизм 4 подачи заготовки, датчик 5 наружного диаметра вытягиваемой трубки, установленный под печью 3, дополнительный датчик 6 наружного диаметра (вытягиваемой) трубки, установленный в зоне формования печи 3, механизм

7вытяжки трубки, механизм 8 отрезки трубки с конечными выключателями 9 и 10, блоки 11, 12 и 13 управления шаговыми двигателями 14, 15 и 16 механизмов 4,7 и

8и блок 17 управления.

Механизм 4 подачи заготовки выполнен в виде каретки 18, перемещающейся по направляющим 19, жестко закрепленным на каркасе 2, и приводимой в движение через цепную передачу 20, вал 21, редуктор 22 от, шагового двигателя 14, управляемого блоком 11 управления.

Механизм 7 вытяжки трубки состоит из пружинного ролика 23, тянущего ролика 24, установленного на валу 25, движение которому передается через редуктор 26 от шагового двигателя 15, управляемого блоком 12 управления,

Механизм 8 отрезки (см. фиг. 2) содержит каретку 27, перемещающуюся по направляющим 28, жестко закрепленным на каркасе 2, и приводимую в движение через цепную передачу 29, вал 30, редуктор 31 от шагового двигателя 16, управляемого блоком 13 управления.

На каретке 8 установлен двигатель 32 постоянного тока, на валу которого закреплен алмазный круг 33, поддерживающий упор 34 и ломающий упор 35. В зоне перемещения каретки 27 установлен копир 36, а движение каретки 27 ограничено конечными выключателями 9 и 10.

Блок 17 управления (фиг, 3) содержит генератор тактовых импульсов (Г) 37, микро- , процессор (МП) 38, системный контроллер (СК) 39, шинный,формирователь (ШФ) 40, дешифраторы (Д) 41-48, первый запоминающий блок (ПЗУ) 49, второй запоминающий блок (ОЗУ) 50, универсальные синхронноасинхронные программируемые приемопередатчики (УСАПП) 51 и 52, программируемый блок приоритетного прерывания (ПБПП) 53, программируемые таймеры (ПТ)

54 и 55, пульт 56 управления (ПУ), программируемое устройство 57 ввода-вывода (УВВ) параллельной информации различного формата, объединенных соответственно шиной данных 58, управления 59, адреса 60, инди0 катор(И)61,блок 62 питания.

Входы программируемых приемопередатчиков 51 и 52 являются первым и вторым входами блока 17 управления, входы устройства 57 ввода-вывода являются третьим

5 и четвертым входами блока 17 управления. Выходы программируемого таймера 55 и первый - шестой выходы устройства 57 ввода-вывода являются выходами блока 17 управления.

0 Установка работает следующим образом.

С помощью устройства 1 загрузки в механизм 4 подачи заготовки устанавливают кварцевый блок. Вертикальную печь 3

5 разогревают до температуры плавления

кварца 1900UC. Включают блок управления в сеть 220 В. Блок 62 питания формирует стабилизированные напряжения + 5В, -5В, -И2В, поступающие на блоки

0 37-61. При подаче напряжения питания генератор 37 тактовых импульсов выраба- т 1вает сигналы: Р (начальная установка) - по которому производится начальная установка микропроцессора 38, тактовые сиг5 налы Ф1 и Ф2, определяющие тактовую частоту работы микропроцессора 38; Г (готов) - информирующего микропроцессор 38 о готовности внешних устройств к обмену информацией, которые поступают на

0 соответствующие входы микропроцессора 38.

В ответ на вышеперечисленные сигналы микропроцессор 38 вырабатывает сигнал С (синхронизация) в начале каждого

5 машинного цикла, поступающий на генератор 37 тактовых импульсов, и выдает в параллельном коде словосостояние, сопровождаемое сигналом ЗП (выдача), разряды которого определяют выполняемую

0 команду. В системном контроллере 39 производится запоминание словосостояния под действием сигнала СС( строб состояния), вырабатываемого генератором 37 тактовых импульсов в ответ на сигнал С (синхрониза5 ция). Таким образом, формируется совокупность сигналов, образующих шину 59 управления.

В ходе выполнения первого машинного цикла команды (извлечение кода команды) микропроцессор 38 по параллельной шине

выдает адрес ячейки памяти, из которой считывается код команды. Умощнение адреса производится шинным формирователем 40. При помощи сигнала П (прием) с микропроцессора 38 системным контроллером 39 производится прием информации (кода команды) с шины 58 данных, которая поступает по сигналу чтения (не показан) шины 52 управления при выборке посредством дешифратора 48 первого запоминающего блока 49. Аналогичным образом считываются и данные рабочей программы.

В ходе выполнения рабочей программы производится определение режимов работы блоков 51-57, построенных на программируемых микросхемах. При этом микропроцессор 38 выставляет адрес программируемой микросхемы, который дешифрируется блоками 41-46. По сигналу Вывод (не показан) производится .запись в соответствующую микросхему требуемых управляющих слов, определяющих режим работы.

Далее оператор с помощью кнопок Декада, Цифра, Параметр панели 56 управления задает технологические параметры процесса вытяжки: скорость вытяжки - VB, скорость подачи - vn, длина отрезаемой трубки 1-3ад, наружный диаметр вытягиваемой трубки 03ад. Состояние кнопок считывается по шине 58 данных с канала УВВ 57, работающего в режиме простого ввода.

При этом на индикаторе 61 высвечивается путем вывода информации через каналы УВВ 57, работающие в режиме простого вывода, транспорант постоянной части задаваемого параметра, считанный из первого запоминающего блока 49. При помощи кнопок Декада, Цифра задается переменная часть транспаранта параметра. При нажатии на кнопку Декада производится смена корректируемой декады, путем переадресации ячейки второго запоминающего блока 50, в которую заносится информация о корректируемом значении цифры. При нажатии на кнопку цифра производится переадресация ячейки ПЗУ 49 массива цифр, из которой считывается информация, заносимая в корректируемую декаду. При нажатии на кнопку Параметр производится смена выводимого на индикатор 61 массива транспаранта.

После задания параметров в ходе выполнения программы производится вывод на блоки 11 и 12 управления шаговых двигателей 14 и 15 заданных значений скоростей вытяжки и подачи путем записи в соответствующий канал программируемого таймера 55 числа, определяющего скорость. Связь

определяется форму

10

где N - число, заносимое в счетчик канала;

D - диаметр вращающегося ролика;

fr - значение частоты генератора тактовых импульсов;

ip - коэффициент редукции;

v - выводимое значение скорости.

Направление вращения с заданной скоростью определяется с помощью сигналов, формируемых с канала УВВ 57, работающе- 15 го в режиме простого вывода.

Поддействием управляющих сигналов с блока 17 управления, определяющих скорость и направление вращения шаговых двигателей 14-16, блоки 11-13 управления 0 осуществляют запитку и коммутацию фаз с целью обеспечения вращения роторов в требуемом направлении с определенными угловыми скоростями.

Вращающийся ротор шагового двигате- 5 ля 14 механизма 4 подачи посредством редуктора 22, вала 21. цепной передачи 20 .приводит в поступательное движение каретку 18 механизма 4 подачи, опускающую закрепленный на ней блок по направляю- 0, щим 19, жестко закрепленным на каркасе 2, с заданной скоростью подачи в печь 3. В печи происходит разогрев блока до температуры плавления, при которой вытягивается конец блока.

Вращающийся ротор шагового двигателя 15 механизма 7 вытяжки с помощью редуктора 26, вала 25 приводит в движение тянущий ролик 24 механизма 7 вытяжки. Вытянутый конец блока заправляется оператором между тянущим 24 и прижимным 23 роликами, В результате силы трения между вытягиваемой трубой и тянущим роликом 24 производится вытяжка трубы из разогретого блока с заданной скоростью вытяжки.

Вращающийся ротор шагового двигателя 16 механизма 8 отрезки с помощью редуктора 31, вала 30, цепной передачи 29 приводит в возвратно-поступательное 0 дв.ижение каретку 27, перемещающуюся по направляющим 28. закрепленным на каркасе 2.

Вытяжка в автоматическом режиме при включенном тумблере пульта 56 уп- 5 равления Автомат с целью уменьшения транспортного запаздывания производится путем перезадания скорости вытяжки в- соответствии со значением наружного диа- . метра, измеренного датчиком 6, устройство

5

0

5

оптического контроля которого расположено в зоне формования кварцевой трубы.. Так как в лоне формования труба разогрета (она еще тянется), поэтому она утолщена. С целью обеспечения возможности регулирования производится коррекция измеренного значения наружного диаметра датчиком 6 в соответствии со значением наружного диаметра, измеренного датчиком 5. Для расчета коэффициента коррекции производится измерение одного и того же сечения вытягиваемой трубы двумя датчиками. Сигналы с датчиков 5,6 контроля поступают на входы универсальных синхронно-асинхронных приемопередатчиков 51,52, выходы которых формируют сигналы запро.сов

0

прерываний ЗПРО, ЗПР1, поступающие входы программируемого блока 53 приоритетного прерывания, работающего в режиме неизменных приоритетов прерываний, сигнал с выхода которого поступает на вход микропроцессора 38 в момент поступления- информации о приеме наружного диаметра. Регулирование наружного диаметра осуществляется путем изменения значения скорости вытяжки.

Расчет выводимого значения скорости вытяжки в каждом цикле рабочей программы в автоматическом режиме по ПИД-зако- ну регулирования производится в соответствии с формулой

Изобретение относится к производству стройматериалов, может найти применение при изготовлении изделий из кварцевого стекла методом вытяжки и позволяет повысить качество стеклянных трубок Установка содержит механизм 1 загрузки заготовки, механизм 4 подачи заготовки, датчик 5 наружного диаметра вытягиваемой трубки, дополнительный датчик 6 наружного диаметра трубки, механизм 7 вытяжки трубки, механизм 8 отрезки трубки с конечными выключателями, блоки 11-13 управления шаговыми двигателями 14-16 механизмов 1 4, 7 и 8 и блок 17 управления. 3 ил

Vbl

Vbl

1 (Dsi -1 Кф| +q0g| 4-qi EI -1 +qag| -2 )

Оэад

где vbi-1 - значение скорости вытяжки, выводимое в предыдущем цикле;

Озад - заданное значение наружного диаметра;

Dsi-1 - значение наружного диаметра, измеренное в предыдущем цикле датчика 6 наружного диаметра;

Јi - отклонение измеренного от заданного значения наружного диаметра в теку- щем цикле;

ем - отклонение измеренного от заданного значения наружного диаметра в предыдущем цикле;

Ј1-2 - отклонение измеренного от задан- ного значения наружного диаметра в цикле, предшествующем предыдущему;

Кф| - отфильтрованное значение коэффициента коррекции;

qo,qi,Q2 - коэффициенты ПИД-закона регулирования.

Коэффициент коррекции рассчитывается по формуле

к , - Dsl КкоР1--щгде DSI - значение наружного диаметра, измеренного датчиком 5 в 1-ом сечении трубы;50

Dei - значение наружного диаметра, измеренное датчиком 6 в 1-ом сечении трубы.

Момент прохождения сечения вытягиваемой трубы, используемого для рас- 55 чета коэффициента коррекции датчика 5 наружного диаметра, определяется по формуле

Зтек 5: Ls,6,

где Ls,6 - расстояние между датчиком 5 и датчиком 6 наружного диаметра;

5тек - путь, пройденный сечением вытягиваемой трубы, используемым для расчета коэффициента коррекции, от датчика 6 наружного диаметра.

Зтек рассчитывается по формуле

2) v i - 1 tui i

i 1

где VH - скорость вытяжки в цикле,

t4i - время цикла.

Время цикла определяется путем обращения к программируемому таймеру 54 путем ввода специальной команды v последующего чтения (чтения на лету).

Рассчитанное значение коэффициента коррекции с целью устранения случайных выбросов фильтруется фильтром низких частот в соответствии с формулой

Кф| Кфи + (КФЫ-- КкорО К,

где Кфм - предыдущее отфильтрованное значение коэффициента коррекции;

К - коэффициент, определяющий границу фильтра низких частот

Отклонение измеренного значения наружного диаметра от заданного определяется в соответствии с формулой

fij Dei Кф| - Озад.

Труба, вытягиваемая в ручном и автоматическом режиме, автоматически разрезается на трубки заданной длины.

Определение момента выполнения отрезка трубки производится по формуле

- L-зад,

где - текущее значение длины отрезаемой трубки.

определяется по формуле

п

LTCK 2 v I - 1 гч

В момент отрезки трубки каретка 27 механизма 8 отрезки движется со скоростью вытяжки в направлении вытяжки (вниз). При этом двигатель 32 с алмазным кругом 33 перемещается при помощи копира 36 по направлению к вытягиваемой трубе и при помощи упора 34 алмазным кругом 33 делается надрез, по которомуломающим упором 35 производится ломка вытягиваемой трубы 64 на трубки заданной длины.

При достижении кареткой нижнего конечного at лючателя 10 направление движения каретки 28 механизма 8 отрезки изменяется на. противоположное. В противоположном направлении каретка 28 движется с повышенной скоростью с целью сокращения цикла отрезки. При достижении кареткой 28 верхнего конечного выключателя 9 каретка 28 останавливается.

Процесс вытяжки продолжается до тех пор, пока блок не будет перетянут полностью. Для перезарядки блока оператор в ручном режиме с помощью кнопки Подъем

5

0

к

5

0

5

0,

блока подымает блок. Далее процесс вытяжки повторяется.

Применение данной установки позволяет повысить точности регулирования геометрических размеров вытягиваемых труб за счет устранения транспортного запаздывания измерения размеров и повышения выхода годных труб.

Формула изобретения

Установка для вытягивания стеклянных трубок, содержащая механизм подачи заготовки, механизмы вытяжки и отрезки трубки, датчик наружного диаметра трубки, установленный под вертикальной печью и подключенный к одному из входов блока управления, отличающаяся тем, что. с целью повышения качества стеклянных трубок и производительности работы установки, она снабжена дополнительным датчиком наружного диаметра трубки, установленным в зоне формования, двумя конечными выключателями, установленными в зоне механизма отрезки, и шаговыми двигателями с блоками управления приводов механизмов подачи заготовки, вытяжки и отрезки трубки, причем дополнительный датчик наружного диаметра и конечные выключатели подключены к соответствующим входам блока управления, выходы которого подключены соответственно к блокам управления приводов механизмов подачи заготовки, вытяжки и отрезки трубки.

/9

Фиг.З

на вТвдиТшшГжГишд по пв пп