Устройство для контроля нагрузки электропривода кузнечно-прессовой машины Советский патент 1992 года по МПК B21C51/00 

Изобретение относится к кузнечно- прессовому оборудованию, в частности к механическим прессам и штамповочным автоматам, имеющим маховик в качестве устройства, блокирующего работу механизма машины при наступлении перегрузок.

Известно устройство контроля нагрузки электропривода кузнечно-прессовой машины, содержащее исполнительный электро- двйгатель, муфту сцепления, датчик скорости, связанный с элементами фиксаций различных уровней перегрузки и отключения электропривода.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность элемента фиксации (реле) к незначительным изменениям напряжения датчика скорости (тахоге- нератора), что приводит к снижению надежности работы при больших числах ходов машины. Использование тахогенерато- ра, пристроенного к валу электродвигателя при наличии ременной передачи от приводного шкива до маховика также снижает точность измерения. Все это не позволяет осуществлять прямой контроль энергии маховика до совершения рабочей ог1е;рации и после нее.;

Ы

IN) Ю ND

Цель изобретения - осуществление прямого контроля энергии маховика до совершения рабочей операции и после нее, т.е. фиксация потерь и восстановление энергии маховика кузнечно-прессовой машины.

Поставленная цель достигается тем, что элементы фиксации различных уровней перегрузки и отключения электропривода включают в себя фотоимпульсный датчик угла поворота коленвала машины, счетчик номера интервала, дешифратор на ПЗУ, управляемый генератор частоты, счетчик энергии удара, счетчик максимальной амплитуды удара, счетник коэффициента использования машины, дешифратор на ПЗУ для определения максимального усилия удара, дешифратор на ПЗУ для определения максимальной амплитуды удара, дешифратор на ПЗУ для анализа восстановительной характеристики машины, усилители-преобразователи кода индикации, цифровые индикаторы, схема ИЛИ, триггер-защелка, ключ установки нуля, выходной усилитель, при этом выход задэтчика скорости связан с входом электропривода и входом управляемого генератора частоты, выход электропривода связан с электродвигателем, выходной вал которого через шкив и ременную передачу соединен с маховиком,распо- ложенным на оси, которая через муфту сцепления соединяется с коленчатым валом машины, на оси которого закреплена ось фотоимпульсного датчика угла поворота коленвала машины, выход фотоимпульсного датчика угла поворота коленвала машины связан с входом счетчика номера интервала, выход которого связан с входом дешифратора на ПЗУ, выходы которого связаны: первый - с управляющим входом счетчика энергии удара, второй - с управляющим входом счетчика максимальной амплитуды, третий - с управляющим входом счетчика коэффициента использования машины, при этом выход управляемого генератора частоты связан со счетными входами счетчика энергии удара, счетчика максимальной амплитуды и счетчика коэффициента использования машины, выход счетчика энергии удара связан с входом дешифратора на ПЗУ для определения максимального усилия удара, выход счетчика максимальной амплитуды удара связан с входом дешифратора на ПЗУ для определения максимальной амплитуды удара, выход счетчика коэффициента использования машины связан с входом дешифратора на ПЗУ для анализа восстановительной характеристики машины, первый выход дешифратора на ПЗУ для определения максимального усилия удара с

входом первого усилителя-преобразователя кода индикации, выход которого связан с . входом первого цифрового индикатора, первый выход дешифратора на ПЗУ для определения максимальной амплитуды удара связан с входом второго усилителя преобразователя кода индикации, выход которого связан с входом второго цифрового индикатора, первый выход дешифратора на ПЗУ

0 для анализа восстановительной характеристики связан с входом третьего усилителя- преобразователя кода индикации, выход которого связан с входом третьего цифрового индикатора, вторые выходы дешифрато5 ров на ПЗУ для определения максимального усилия удара, для определения максимальной амплитуды удара и для анализа восстановительной характеристики машины связаны соответственно с первым, вторым,

0 третьим входами схемы ИЛИ, выход которой связан с первым входом триггера-защелки, второй вход которого связан с ключом установки нуля, а выход через выходной усилитель связан с муфтой

5 сцепления механизма машины с электроприводом.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства контроля нагрузки электропривода кузнечно-прессовой машины;

0 на фиг. 2 - временная диаграмма падения и восстановления угловой скорости маховика во время воздействия ударных нагрузок; на фиг, 3 - окрестность интегрирования максимальной амплитуды удара;

5 на фиг. 4 - конечная длина интервала измерения после разметки зоны удара на конечные участки.

Устройство содержит задатчик скорости 1, электропривод 2, исполнительный

0 двигатель 3, механизм 4 машины с маховиком, муфту 5 сцепления, коленчатый вал 6, фотоимпульсный датчик 7 угла поворота, счетчик 8 номера интервала, дешифратор 9 на ПЗУ, управляемый генератор 10 частоты,

5 счетчик 11 энергии удара, счетчик 12 максимальной амплитуды удара, счетчик 13 коэффициента использования машины, дешифратор 14 на ПЗУ для определения максимального усилия удара, дешифратор

0 15 на ПЗУ для определения максимальной амплитуды, дешифратор 16 на ПЗУ для анализа восстановительной характеристики механизма машины, усилители-преобразователи 17-19 кода индикации, цифровые ин5 дикаторы 20-22; схему ИЛИ 23, триггер-защелку 24, ключ 25 установки нуля, выходной усилитель 26.

Выход задатчика скорости 1 связан с входом электропривода 2 и входом управля- емого генератора 10 частоты, а выход электропривода 2-е электродвигателем 3. Выходной вал электродвигателя 3 связан ременной передачей с маховиком исполнительного механизма 4 машины, который через муфту 5 сцепления передает вращение коленчатому валу б и закрепленному на его оси фотоимпульсному датчику 7 угла поворота коленвала. Выход датчика 7 связан с входом счетчика 8 номера интервала, выход которого связан с входом дешифратора 9 на ПЗУ, первый выход дешифратора 9 на ПЗУ связан с управляющим входом счетчика 11 энергии удара 11, второй выход-суправляющим входом счетчика 12 максимальной амплитуды удара, а третий выход-суправляющим входом счетчика 13 коэффициента использования машины. Выход управляемого генератора 10 частоты связан со счетными входами счетчика 11 энергии удара, счетчика 12 максимальной амплитуды удара и счетчика 13 коэффициента использования машины. Выход счетчика 11 энергии удара связан с входом дешифратора 14 на ПЗУ для определения максимального усилия удара, выход счетчика 12 максимальной амплитуды усилия удара связан с входом дешифратора 15 на ПЗУ для определения максимальной амплитуды удара, выход счетчика 13 коэффициента использования машины связан с входом дешифратора 16 на ПЗУ для анализа восстановительной характеристики машины. Первый выход дешифратора на ПЗУ для определения максимального усилия 14 удара связан с входом первого усилителя-преобразователя 17 кода индикации, выход которого связан с входом первого цифрового индикатора 20, первый выход дешифратора 15 на ПЗУ для определения максимальной амплитуды удара связан с входом второго усилителя-преобразователя 18 кода индикации, выход которого связан с входом второго цифрового индикатора 21, первый выход дешифратора 16 на ПЗУ для анализа восстановительной характеристики машины связан с входом третьего усилителя-преобразователя 19 кода индикации, выход которого связан с входом третьего цифрового индикатора 22, вторые выходы дешифраторов на ПЗУ 14-16 связаны соответственно с первым, вторым и третьим входами схемы ИЛИ 23, выход схемы ИЛИ 23 связан с первым входом триггера-защелки 24, второй вход которого связан с ключом 25 установки нуля, выход триггера-защелки 24 через выходной усилитель 26 связан с муфтой 5 сцепления механизма машины с электроприводом 2.

Устройство работает следующим образом.

При подключении питания к электроприводу 2 электродвигатель 3 и маховик 4

машины вращаются и в маховике 4 накапливается механическая энергия. Импульсы с выхода фотоимпульсного датчика 7 поступают на вход счетчика 8. Выбранные дешифратором на ПЗУ 9 интервалы угла

0 поворота определены в соответствии с фиг. 2.

При этом график усилий на ползуне в функции угла поворота коленчатого вала (маховика) 4 имеет пикообразную форму а

5 момент совершения рабочей операции, Б этот момент наравне с двигателем 3 идет расходование энергии маховика 4, что приводит к снижению его угловой скорости.

0 Фотоимпульсный датчик, жестко связанный с коленчатым валом 6 и через муфту 5 сцепления с маховиком 4, выдает импульсы, пропорциональные углу их поворота. При этом опорная метка датчика 7

5 должна совпадать с нулем цикловой диаграммы. Таким образом, поступающие на счетчик 8 импульсы определяют (фиксируют) выходным кодом любую точку цикловой диаграммы, т.е. любую фазу рабочей

0 операции.

При этом весь участок, на котором со-. вершается рабочая операция, разбивается на несколько зон (интервалов), имеющих небольшой угол поворота коленчатого ва5 ла, порядка нескольких градусов. В этих интервалах, определяемых счетчиком 8 и дешифратором 9 на ПЗУ, производится подсчет счетчиками 11-13 импульсов с генератора 10. Величина кода с выходов

0 счетчиков 11-13 определяет состояние выходов дешифраторов ПЗУ, 14-16, подключенных через усилители-преобразователи 17-19 кода индикации к цифровым индикаторам 20-22, на которых показываются

5 оператору машины величина энергии удара, максимальная амплитуда удара и величина восстановительной характеристики машины. Кроме того, при возникновении значительных величин кода с любого из вы0 ходов счетчиков 11-13 активные вторые выходы дешифраторов 14-16 свидетельству ют об аварийном снижении угловой скорости маховика механизма машины. Достаточно однократного прохождения сигнала с любо5 го из вторых выходов дешифраторов 14-16 через схему ИЛИ 23 на триггер 24 защелку для отключения через усилитель 26 муфты 5 сцепления маховика 4 машины с собственно механизмом машины. Обратное подключение муфты 5 сцепления производится путем

однократного нажатия ключа 25 установки нуля. При изменении общей скорости (числа ходов машин), при регулировании задатчи- ком скорости 1, также изменяется и частота регулируемого генератора таким образом, чтобы предельные отклонения (значения кодов счетчиков 11-13) сохраняли свои величины при равных воздействиях нагрузок в пределах зоны удара. Так, при увеличении числа ходов механизма машины частота генератора 10 увеличивается, при уменьшении числа ходов механизма машины и частота генератора уменьшается. Это достигается за счет общности источника сигнала с задатчика 1 скорости, поступающего одновременно на вход генератора 10 и на вход электропривода 2. Следует иметь в виду, что аналогичным образом можно контролировать усилия перегрузки механизма машины на любом из механизмов пресса или автомата, которые кинематически свя- заны с коленчатым валом и получают энергию от маховика. Например: возникновение пеоегоузки на механизме выталкивания изделия может быть зафиксировано на одном из счетчиков (предназначенных для этой или иной цели) и в конечном счете зафиксировано на индикаторе. Индикаторы 20-22 сигнализируют уровень сигнала перегрузки на интервалах графика усилий, что позволяет судить о критических состояниях механизма машины в сравнении с заранее заданным эталоном.

Математический аппарат зоны интегрирования (см. фиг. 2) силы, амплитуды удара, восстановительной характеристики возможностей механизма машины определяют по формуле

/ Qdt+/ f(t)dt,+ / f(t)dt +

аЬс

+ 3 f(t)dt SyAap,

d b

/ Qdt - площадь стационарного участа

с

/ f(t)dt - площадь возрастания нагруз- ь илы удара);

d

/ f(t)dt - площадь амплитуды удара;

с

е

/ f(t)dt - площадь восстановительной

d

ктеристики механизма машины;

Зудар - площадь всей зоны удара (зоны интегрирования).

При этом на f(t) накладываются следующие условия (фиг. 3);

х 0 f(t) 0;

х 0 f(t) 0; 3S: Vx€QS(o)f(t)max.

Подсчет значения функции по зонам удара и восстанозления на элементарном интервале Лх (фиг. 4) производится по фор- муле путем выбора достаточной емкости второго, третьего и четвертого счетчиков 10-12

(

20

f(t) Axh(t);

Дх I xi - xi-1 I;

i -1

/ f(t)dt f Ax -h(t);

Pi

Ax I xi - xj-i I,

30

где PO - интервал зоны измерения.

5

Формула изобретения Устройство для контроля нагрузки электропривода кузнечно-прессовой машины, содержащее задатчик скорости, соединен5 ный с электроприводом исполнительного электродвигателя, выходной вал которого связан с маховиком, а ось последнего через муфту сцепления соединена с коленчатым валом кузнечно-прессовой машины и с дат0 чиком частоты вращения, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности в работе путем прямого контроля энергии маховика, дополнительно введены последовательно соединенные первый счетчик и

5 первый дешифратор, последовательно соединенные управляемый генератор частоты, второй счетчик, второй дешифратор, первый усилитель-преобразователь и первый индикатор, последовательно соединенные

0 третий счетчик, третий дешифратор, второй усилитель-преобразователь и второй индикатор, последовательно соединенные четвертый счетчик, четвертый дешифратор, третий усилитель-преобразователь и третий

индикатор, последовательно соединенные элемент ИЛИ, триггер и выходной усилитель, ключ установки, при этом датчик частоты вращения выполнен в виде фотоимпульсного датчика угла поворота коленчатого вала, выход которого соединен с входом первого счетчика, выход задатчика скорости связан с управляемым генератором частоты, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого счетчиков, первый, второй и третий выходы первого дешифратора подключены соответственно к вторым входам второго, третьего и четвертого счетчиков, а вторые выходы второго, третьего и четвертого дешифраторов - к входам элемента ИЛИ, второй вход триггера соединен с ключом установки, ч выход выходного усилителя - с муфтой сцепления.

а ь ей

Цикл

Изобретение относится к машиностроению, в частности к кузнечно-прессовому оборудованию, и может быть использовано для защиты механических прессов и штамповочных автоматов при перегрузках. Цель изобретения - повышение надежности в работе. Устройство обеспечивает прямой контроль энергии маховика дои после совершения рабочей операции, т.е. фиксацию потерь и восстановление энергии маховика. Весь участок, на котором совершается рабочая операция, разбивается на несколько зон. В этих интервалах производится подсчет числа импульсов регулируемого генератора частоты счетчиками, дешифрируется и представляется оператору на индикаторах информации о перегрузках на интервалах графика усилий, что позволяет судить о критических состояниях механизма машины в сравнении с заранее заданным эталоном. При аварийном снижении угловой скорости маховика отключается муфта сцепления. При изменении общей скорости, т.е. числа ходов машины, регулируется частота регулируемого генератора таким образом, чтобы предельные отклонения сохранили свои величины при равных воздействиях нагрузок в пределах зоны удара. 4 ил. 00

Макс.ат). ЗонаР Зона Р восстанодления удара удара

Фиг. 2

Фиг.З

(л)

nit)

i+1

/

7