Устройство для маркировки Советский патент 1992 года по МПК B21C51/00 

Устройство относится к технике автоматического управления технологическими процессами и предназначено для автоматизации процесса маркировка различных материалов.

Целью данного изобретения является расширение функциональных возможностей и улучшение технологических и эксплуатационных характеристик устройства.

На фиг.1 дана структурная схема предложенного устройства для маркировки; на фиг.2 - структурная схема, поясняющая принцип электрокаплеструйной технологии; на фиг.З -структурная схема, поясняющая состав и работу маркировочной головки; на фиг.4 - структурная схема блока синхронизации; на фиг.5 - структурная схема знакогенератора; на фиг.6 - структурная схема сервисного блока; на фиг.7 - структурная схема блока управления поворотом маркировочной головки; на фиг.8 - структурная схема стабилизатора высоты.

Первый выход системы 1 числового программного управления (СЧПУ) соединен с первым входом блока синхронизации 2, второй вход которого подключен к выходу сервисного блока 3. Второй,третий,четвертый и пятый выходы СЧПУ 1 соединены соответственно с входами блока каретки 4, приводов 5,6, блока управления 7 поворотом головки и входом стабилизатора высоты 8.

Первые выходы блока каретки 4, портала 9, блока управления 7 поворотом головки и третий выход блока синхронизации 2 подVJ

О

VJ

00

ключены к соответствующим входам системы 1 числового программного управления.

Второй выход блока управления 7 поворотом головки и первый выход стабилизато- ра высоты 8 соединены с маркировочной головкой 10. Первый выход блока синхронизации 2 через усилитель 11 подключен к вибратору 12, второй выход блока синхронизации 2 подключен к входу знакогенератора 13, вы- ход которого через усилитель сигналов заряда капли 14 подключен к заряжающему электроду 15. Выходы блока каретки 4, блока управления 7 поворотом головки 10 и стабилизатора высоты 8 соединены с марки- ровочной головкой 10.

Выход высоковольтного источника питания 16 подключен к отклоняющим электродам 17. Маркировочная головка 10 подключена к резервуару 18 для красящей жидкости и к ловушке 19 для отработанной жидкости, которая, в свою очередь, соединена с приемным резервуаром 20 отработанной жидкости. Приемный резервуар 20 и подающий резервуар 18 подключены к пневмосистеме 21. Генератор капель 22 первым и вторым входами соединен соответственно с выходами вибратора 12 и резервуара 18, а выходом - с заряжающим электродом 15.

Входы узла 23 гальванической развязки (фиг.4) подключены к кодовому выходу СЧПУ 1, по которому поступает 9-разрядный двоичный код, управляющий работой знакогенератора 13. Выходы узла 25 гальва- нической развязки подключены к первым входам многополюсного переключателя 24, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам сервисного блока 3. Выходы многополюсного переключателя 24 соединены с соответствующими входами регистра привязки 25, схемы управления 26 и входами знакогенератора 13. Кодовые выходы схемы 26 подключены к шине управления знакогенератора.

Первый выход схемы управления 26 подключен к управляющему входу регистра привязки 25, второй выход схемы 26 соединен с управляющим входом генератора защитных капель 27, а третий выход схемы 26 подключен к управляющим входам схем установки коэффициентов деления задержки фазы 28 и делителя С 29.

Выходы регистра привязки 25 подключены к управляющим входам делителя час- тота П 30, счетный вход которого подключен к выходу делителя на 8 31, а выход делителя 30 подключен к первому входу формирователя синхроимпульсов 32, второй вход которого соединен с выходом

формирователя 33 внешних синхроимпульсов.

Входы формирователя 33, делителя 31 и инвертора 34 подключены к выходу генератора 27 защитных капель, вход которого подключен к выходу схемы задержки фазы 35 и входу формирователя сигнала стробоскопа 36. Управляющие входы схемы 35 подключены к выходам схемы 28 установки коэффициента деления. Выход делителя 37 подключен к счетному входу делителя 38, выход которого подключен к входу формирователя 39, а управляющие входы делителя 38 подключены к выходам схемы 29 установки коэффициента деления делителя.

Адресные входы ОЗУ строки текста 40 подключены к соответствующим выходам регистра адреса знака 41, первый вход которого подключен к первому выходу схемы управления 42, второй выход которой соединен с первым входом схемы привязки 43, второй вход этой схемы подключен к первому выходу регистра 44 адреса строки матрицы знака, вторые его выходы подключены к адресным входам ПЗУ знаков 45 и одновременно к сервисному блоку через блок синхронизации, а вход регистра 44 адреса строки матрицы знака подключены к выходу переключателя 46 размера по вертикали, первый вход которого подключен к первому выходу схемы привязки 43, второй выход этой схемы соединен с первым входом переключателя 47 размера по горизонтали, а третий выход схемы привязки 43 подключен к первому входу регистра адреса капли 48, второй вход которого соединен с выходом коммутатора столбцов 49, а выходы регистра адреса капли 48 подключены к адресным входам цифроа- налогового преобразователя 50. Выхо,в ОЗУ размера знака 51 подключен к вторые входам переключателей размера 46, 47 Выход переключателя 47 размера по гори зонтали подключен к входу регистра адре са 52 столбца матрицы знака, первый выход которого подключен к второму вхо ду регистра адреса знака 41, а второй вы ход регистра 52 подключен к адреснь входам коммутатора столбцов 49 и входос/ сервисного блока через блок синхрониза ции. Генератор 53 подключен к делителю 37 Выходы дешифратора 54 и инвертора 5Е подключены к соответствующим входам из лучающей матрицы 56. Входы дешифраторе 54 и инвертора 55 подключены к соответст вующим входам излучающей матрицы 56 Входы дешифратора 54 и инвертора 55 под ключены к соответствующим выходам зна

когенератора 13 через блок синхронизации 2.

Выходы блока клавиатуры 57 подключены к соответствующим входам блока синхронизации 2.

Выход регулируемого электропривода 58 подключен к двигателю 59, вал ротора двигателя которого соединен с тахогенера- тором 60, датчиком обратной связи 61 и через редуктор 62, с маркировочной голо- вкой 10. Вход датчика 51 и его выход подключены к соответствующим входам системы 1 числового программного управления. Выход тахогенератора 60 подключен к первому входу регулируемого электропри- вода 58, второй вход которого подключен к соответствующему выходу системы 1 числового программного управления.

Антенна 63 стабилизатора высоты (фиг.8) подключена к генератору 64, выход которого подключен к первому входу формирователя 65, а вторые входы блока 65 подключены к соответствующим выходам системы 1 числового программного управления. Выход формирователя сигналов 65 подключен к первому входу регулируемого электропривода 66, второй вход которого соединен с выходом тахогенератора 67. Выход регулируемого электропривода 66 подключен к двигателю 69, выход послед- него соединен с тахогенератором 67, и через редуктор 69 с маркировочной головкой 10.

Устройство работает следующим образом.

Перемещение маркировочной головки 10 относительно маркируемой детали (листа металла) осуществляется с помощью приводов 5,6, перемещающих портал 9 с блоком каретки 4, маркировочная головка 10 пере- мещается в направлении, перпендикулярном движению портала 9.

С помощью привода, входящего в состав блока управления 7 поворотом головки, осуществляется поворот марки- ровочной головки 10 относительно координаты Z, Подъем и опускание головки 10 по координате Z, стабилизация высоты положения головки 10 над поверхностью маркируемого металла обеспечивается приводом, входящим в состав стабилизатора 8 высоты головки. Управление этим приводом в режиме слежения за заданной высотой положения головки 10 относительно поверхности листа осуществляется по сигналам стабилизатора высоты 8. Разовые команды Поднять головку, Опустить головку формируются системой 1 числового программного управления по заданной программе. Замыкание обратной связи по положению портала 9, блока каретки 4 и блока управления 7 поворотом головки осуществляется через микроЭВМ, входящую в состав СЧПУ1.

В состав СЧПУ1 входят узлы сопряжения с датчиками обратной связи по положению, решающие задачи запитки датчиков и преобразования типа угол- код. СЧПУ 1 программно управляет приводами 5,6 портала, блока каретки 4 и блока управления 7 поворотом головки. Программное обеспечение СЧПУ позволяет осуществлять синхронное управление двумя приводами 5,6 портала 9 и одновременно решать задачи круговой и линейной интерполяции.

Высокочастотное напряжение с выхода кварцевого генератора 64 поступает в антенну 63, которая создает в металлическом маркируемом листе поле вихревых токов, обратное действие которых вызывает изменение активного и индуктивного сопротивлений антенны 63. Степень воздействия вихревых токов на параметры антенны 63 зависит от расстояния от антенны 63 до листа маркируемого металла.

Поскольку антенна включена в колебательный контур генератора 64, изменение параметров антенны 63 приводит к изменению амплитуды выходного сигнала генератора 64, который через формирователь 65 поступает на вход регулируемого привода 66.

Под действием постоянного давления +Р (порядка 0,8 + 1 кг/см2) происходит вытеснение красящей жидкости из резервуара 18 через сопловый элемент генератора капель 22,

Сменный сопловый элемент представляет собой металлический наконечник, в который запрессован часовой камень с калиброванным отверстием 100 мкм. Если на генератор не оказывать возмущающего воздействия, то поток жидкости из сопла представляет сплошную ламинарную струю.

При подаче на пьезокерамические шайбы импульсного напряжения с частотой каплеобразования F механические колебания пьезокерамических шайб (вибратора), увеличиваясь по амплитуде, передаются соплу. Жидкость в окрестности сопла испытывает модуляцию давления, что, в конечном счете, приводит к дроблению струи на регулярный поток капель. Поток капель пролетает через заряжающий электрод 15 и отклоняющие электроды 17. Если капли не имеют заряда, то постоянное электрическое поле, об- разованное между отклоняющими

электродами, на них не действует и капли попадают в ловушку 19, из которой отсасываются в приемный резервуар 20. Заряжающий электрод 16 расположен в зоне отрыва капли от струи и, если в момент отрыва капли подать на заряжающий электрод импульс напряжения, то оторвавшаяся капля жидкости получит заряд, пропорциональный амплитуде импульса напряжения. Величину напряжения импульсов, поступающих на заряжающий электрод 15, формирует знакогенератор 13. Пролетая через отклоняющие электроды 17, заряженные капли жидкости изменяют траекторию своего движения. Угол отклонения траекто- рии пропорционален величине заряда каждой капли. Незаряженные капли имеют нулевой угол отклонения и попадают в ловушку 19.

Пневмосистема 21 обеспечивает стаби- лизацию давления +Р в подающем резервуаре 18 и формирование давления + Р в подающем резервуаре 18, и формирование давления -Р для приемного резервуара 20.

Формирование сигналов, необходимых для управления работой маркировочной головки, осуществляется в блоке синхронизации 2 и знакогенераторе 13.

Блок синхронизации 2 предназначен для формирования основных синхронизиру- ющих сигналов, обеспечивающих работу знакогенератора 13 и маркировочной головки 10.

На фиг.4 показаны:

СИ - синхроимпульсы привязки скоро- сти печати знака к скорости перемещения маркировочной головки;

F-сигналы возбуждения пьезокерами- ческих шайб (вибратора);

ТИ - тактовые импульсы;

fcrpo6 - сигналы питания светодиода стробоскопа;

строб-ЦАП - сигналы стробирования цифроаналогового преобразователя в знакогенераторе.

Формирование всех сигналов в блоке синхронизации осуществляется от сигналов кварцевого генератора 53. Выходной сигнал генератора 53 через делитель 37 поступает на вход делителя частоты 38, представляющий собой счетчик с переменным коэффициентом деления. По управляющим сигналам, поступающим с выхода схемы управления 26, изменяется код на выходе схемы 29 и соответственно код на установочных входах делителя частоты 38, за счет этого изменяется частота сигналов на его выходе, а следовательно, и на выходе формирователя 39. Таким образом осуществляется

изменение частоты сигналов каплеобразо- вания F, поступающих на вибратор маркировочной головки. Частота подбирается такой, чтобы дробление струи жидкости на капли начиналось как можно ближе к соплу 22.

Формирователь 39 преобразует короткие импульсы с выхода делителя 38 в серию импульсов со скважностью два. Импульсы с частотой F с выхода формирователя 39 через стандартный усилитель 11 поступают на вибратор 12 маркировочной головки 10.

Импульсы с частотой F одновременно поступают на вход схемы задержки фазы 35, которая предназначена для обеспечения надежного заряда капель в момент их отрыва от струи в точке дробления.

Схема 28 установки коэффициента деления задержки фазы выполнена и работает аналогично схеме 29. Сигналы с выхода схемы 35 задержки фазы поступают на вход генератора 27 защитных капель, который обеспечивает формирование сигналов ТИ и строб.ЦАП, необходимых для образования защитных капель между двумя заряженными каплями. Это необходимо для того, чтобы исключить влияние заряженных капель друг на друга в полете, что ухудшает качество печати.

В качестве генератора защитных капель может быть использован счетчик с переменным коэффициентом деления, аналогичный делителям 38, 35. На установочные входы этого счетчика 27 выдаются сигналы с выхода схемы управления 26. Выходные сигналы генератора 27 защитных капель в виде тактовых импульсов (ТИ) поступают на вхол знакогенератора 13 и одновременно на входы делителя 31 и формирователя 33. С выхода делителя 31 сигналы поступают на счетный вход делителя 30, на установочные входы которого поступает код привязки с выходов регистра 25.

Выходные импульсы делителя частоты 30 поступают на вход формирователя синхроимпульсов 32, сигналы с выхода которого поступают в знакогенератор 13.

Делитель 31 обеспечивает формирование синхроимпульса (СИ) на каждые 8 тактовых импульсов, что необходимо для работь знакогенератора 13 (опрос 7 строк столбце матрицы знака и один пропуск при печати)

Четырехразрядный код привязки с вы ходов регистра 25 изменяет коэффициент деления делителя 30, а следовательно, и ча стоту считывания столбцов матрицы знак при печати, которая определяется частотой СИ.

Чем меньше код привязки (код скоро сти), тем больше скорость печати знаков

При коде привязки КП 0 осуществляется максимальная печать знака минимального размера (матрица 5X7 точек),

Входной многополюсный переключатель 24 предназначен для приема управляющей информации из системы числового программного управления через узел 23 гальванической развязки.

Обмен информацией между СЧПУ 1 и блоком синхронизации 2 осуществляется 16-разрядными словами. Каждое слово передается двумя байтами. Первым байтом первого слова передается признак ввода информации, а вторым байтом первого слова - код привязки скорости. Первым байтом второго и последующих 30 слов передается код размера знака, а вторым байтом этих слов - код знака. Тридцать первым словом передается признак конца строки текста.

Тридцать вторым словом передается команда Печать, по которой начинается работа знакогенератора 13. После окончания маркировки в блоке синхронизации 2 формируется запрос в СЧПУ1 на запись новой строки текста.

Знакогенератор 13 предназначен для запоминания данных, полученных от СЧПУ1 или сервисного блока, и преобразования их в развертку импульсных напряжений, соответствующих матрице изображения знаков, записанных в ПЗУ.

Знакогенератор 13 обеспечивает:

-прием из блока синхронизации 2 и хранение тридцати двух 12-разрядных слов (8 разрядов - код знака, 4 разряда - размер знака);

-выдачу в сервисный блок адреса ячейки памяти маркируемого знака для индикации его изображения;

-выдачу импульсов напряжения для заряда капли красящей жидкости, соответствующих матрице изображения знака.

Для хранения информации Е знакогенераторе 13 имеются запоминающие устройства (ЗУ) знаков строки текста 40 и размера знака 51.

С выходов ОЗУ 40 строки текста код знака поступает на адресные входы ПЗУ знаков 45.

При поступлении в знакогенератор 13 сигнала Сброс все основные узлы устанавливаются в исходное положение, при поступлении сигнала Ввод РА знака в строке устанавливается в режим Запись. Процесс записи информации в ЗУ ловторяется до тех пор, пока не будет принят код, соответствующий концу строки текста, после чего регистр 41 адреса знака строке текста устанавливается в исходное состояние, а

схема управления переходит в состояние Стоп, На этом процесс ввода информации заканчивается. При поступлении сигнала Пуск схема управления 42 устанавливает

РА знака 43 в строке текста в режим Считывание, который характеризуется последовательным изменением состояния на единицу после каждого такта считывания кодов из ЗУ 40 и ОЗУ 51.

0 Изменение состояния РА знака 41 в строке осуществляет сигнал переноса из регистра адреса 52 столбца матрицы знака. После прихода первого импульса переноса из РА 52 столбца матрицы знака на счетный

5 вход РА знака 41 в строке на выходах ОЗУ 40,51 устанавливаются коды первого в строке текста и его размера.

Код знака поступает на адресные входы ПЗУ 45, а код размера - на информаци0 онные входы переключателей размера по вертикали 46 и горизонтали 47, представляющих собой двоичные счетчики с переменным коэффициентом деления. На счетный вход РА 44 строки матрицы знака,

5 представляющего собой трехразрядный счетчик в режиме вычитания, поступают тактовые импульсы (ТИ) через переключатель 46 размера знака по вертикали. Импульс переноса из РА 44 строки матрицы

0 знака через схему привязки 43 и через переключатель 47 размера по горизонтали поступают на счетный вход РА 52 столбца матрицы знака, который представляет собой трехразрядный счетчик в режиме сум5 мирования при печати знаков строки слева направо или вычитания при печати справа налево.

Код с выхода РА 44 строки матрицы знака поступает на младшие адресные входы

0 ПЗУ знаков 45, а с выходов РА 52 столбца матрицы знака - на адресные входы коммутатора столбцов 49. При совместной работе указанных блоков на выходе коммутатора 49 столбцов появится развер5 тка импульсов, соответствующих черным точкам изображения знака. Эти импульсы формируют код адреса капли на выходе РА капли 48.

После опроса точек последнего стол0 бца матрицы знака на выходе РА 52 столбца матрицы знака формируется сигнал переноса, который поступает на вход РА 41 знака в строке текста и изменяет его состояние на единицу. В результате на

5 выходе ЗУ строки текста 40 появится код следующего знака в строке текста, а на выходе ЗУ размера 51 - код размера этого знака.

Последовательность маркировки знаков строки текста, записанных в ЗУ 40, будет

продолжаться до тех пор, пока из ЗУ 40 не будет получен код Конец строки текста. При этом происходит сброс всех регистров, формируется запрос в СЧПУ1 на прием новой строки текста.

Таким образом, знакогенератор преобразует данные, полученные в виде двоичного кода, в развертку импульсов напряжения, соответствующих черным точкам изображения знаков.

Сервисный блок 3 предназначен для контроля работы знакогенератора 13 и наладки блока синхронизации 2 и знакогенератора 13. Кроме того, с помощью сервисного блока 3 можно отлаживать качество маркировки и производить отладку маркировочной головки 10. Для ввода в устройство управления маркировочной головкой 10 (знакогенератор) двоичных кодов букв, цифр, служебных и специальных символов, а также для задания различных режимов работы в сервисном блоке 3 используется блок клавиатуры 57.

Устройство 70 отображения маркируемого знака, состоящее из излучающей матрицы светодиодов 56, дешифратора 54 инвертора 55, предназначено для визуального наблюдения маркируемого знака.

Для управления светодиодной излучающей матрицей 56 из знакогенератора 13 поступают код строки матрицы маркируемого знака и код столбца матрицы этого же знака

Код индицируемого знака хранится в ЗУ знакогенератора 13, а код адреса ячейки ЗУ, в которой хранится индицируемый (маркируемый) знак, поступает в сервисный блок 3 и идицируется в индикаторе 71, который представляет собой пять дискретных светодиодов.

Кроме того, в сервисном блоке 3 могут быть расположены и дополнительные органы управления в виде блока 72, необходимые для быстрого отыскания неисправностей в устройстве

Таким образом, устройство позволяет расширить функциональные возможности процесса маркировки, улучшить технологические и эксплуатационные характеристики оборудования для маркировки.

Формула изобретения

1.Устройство для маркировки, содержащее маркировочную головку, установленную на блоке каретки, вход которой

соединен с выходом резервуара для красящей жидкости под давлением, и ловушку отработанной жидкости с приемным резервуаром и пневмосистемой, включающей в себя генератор капель, механически связанный с вибратором, заряжающий электрод, отклоняющие электроды, подключенные к выходам высоковольтного источника питания, блок синхронизации, подключенный первым выходом через усилитель к вибратору, а вторым выходом к знакогенератору, соединенному с переключателями размеров изображений знаков по вертикали и горизонтали, выход знакогенератора через усилитель подключен к заряжающему электроду, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и улучшения технологических и эксплуатационных характеристик, оно снабжено системой числового программного управления (СЧПУ), сервисным блоком, блоком управления поворотом маркировочной головки, блоком стабилизации высоты головки над поверхностью маркируемого изделия, порталом с двумя

синхронно-управляемыми от СЧПУ приводами, блоком каретки, установленным на портале, первый вход блока синхронизации подключен к выходу сервисного блока, второй его вход подключен к первому выходу

СЧПУ, второй, третий, четвертый и пятый выходы которой соединены соответственно с входами блока каретки, приводами портала, блока управления поворотом головки и стабилизатора высоты, при этом первые выходы блока каретки, портала, блока управления поворотом головки и третий выход блока синхронизации подключены к соответствующим входам СЧПУ, а второй выход блока управления поворотом головки и первый выход стабилизатора высоты соединены с маркировочной головкой.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что сервисный блок выполнен в виде устройства отображения маркируемого знака, индикатора адреса маркируемого знака и стандартного блока клавиатуры.

блок управления маркиробочной голодкои

-

Устройство относится к автоматическому управлению технопогическими процессами и предназначено для автоматизации процесса маркировки различных материалов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и улучшение технологических и эксплуата диснных характеристик. Движение маркировочной головки 10 относительно маркируемой детали осуществляют с помощью пр иводов 5,6, перемещающих портал 9 с кареткой 4 и марки- ровочной головкой 10 вдоль листа маркируемого металла. С помощью привода блока каретки 4 маркировочную головку 10 перемещают в направлении, перпендикулярном движению портала 9. С помощью привода, входящего в состав блока управления 7 поворотом головки, осуществляют поворот маркировочной головки относительно координаты Z. Подъем и опускание головки 10 по координате Z, стабилизацию высоты положения головки 10 над поверхностью маркируемого металла обеспечивают приводом, входящим в состав стабилизатора 3 высоты головки 8. Управление приводом в режиме слежения за высотой положения головки 10 относительно поверхности листа осуществляют по сигналам стабилизатора высоты 8. Разовые команды формируют системой числового программного управления (СЧПУ) 1. Замыкание обратной связи по положению портала 9, блока каретки 4 и блока управления 7 поворотом головки, осуществляют через микроЭВМ, входящую в состав СЧПУ 1.1 з.п.ф-лы, 8 ил.

-Р

+Р

iys aooooooa

Iff

ш /С/ х -

59338

гй

i

j

is

773 VzZZZZZ /)

о о о &

19

Фиг. 2

У///////////////,

59338

К

//

22

13

Nh

Фиг.6

фиг.7

(}