Устройство автоматического контроля прессования на гидравлических прессах с дросельным управлением Советский патент 1981 года по МПК B30B15/16 

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции систем управления гидропрессами.

Известно устройство автоматического контроля прессования на гидравлически.х прессах с дроссельным управлением, содержащее соединенные между собой измеритель скорости, датчик давления, блоки задания и сравнения, а также узел подачи команды исполнительным механизмом 1.

Известное устройство не обеспечивает надежного переключения с режима нодпрессовок на режим прессования заготовок из различных материалов из-за слабо выраженного минимума скорости, в функции которой ведется управление.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства за счет расширения ассортимента обрабатываемых материалов и повышения его надежности.

Цель достигается тем, что устройство, содвржаш,ее соединенные между собой измеритель скорости, датчик давления, блоки задания и сравнения, а также узел подачи команды исполнительным механизмом, снабжено блоком фиксации максимума давления.

выполненным в виде операционного усилителя с дифференцирующей цепью и делителем опорного напряжения, причем инвертирующий вход операционного усилителя соединен через дифференцирующую цепь с информационным выходом датчика давления, а неинвертирующий вход подключен к делителю опорного напряжения, нри этом один выход блока фиксации максимума давления подключен к первому входу узла подачи команды исполнительньЕм механизмом, ко второму

10 входу которого подсоединен логический выход датчика давления, а третий вход соединен с выходом блока сравнения, один вход которого подключен к блоку задания, а другой - к измерителю скорости.

Кроме этого, узел подачи команд испол5 нительным механизмам выполнен в виде операционного усилителя с положительной обратной связью, шунтированной последовательно соединенными резистором и диодом.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы изменения напряжений в различных точках схемы.

Устройство состоит из датчика 1 давления, имеющего два выхода: информационный и логический. Информационный выход датчика 1 подсоединен ко входу блока 2 фиксации максимума давления, выполненного на операционном усилителе 3, охваченном положительной обратной связью (резистор 4)Инвертирующий вход операционного усилителя 3 через резистор 5 соединен с выходом дифференцирующей цепи 6-7, выход которой является входом блока 2 фиксации максимума давления. Неинвертирующий вход усилителя 3 подключен к делителю опорного напряжения 8-9, а выход усилителя - к резистору 10. Выход измерителя 11 скорости подключен к одному из входов блока 12 сравнения, ко второму входу которого подключен выход блока 13 задания. Узел подачи команд на операционном усилителе 15, охваченном положительной обратной связью (резистор 16), дополнительно шунтирован цепочкой из диода 17 и резистора 18. Инвертирующий вход усилителя 15 через резистор 19 подключен к выходу блока 12 сравнения, а неинвертирующий вход усилителя 15 через резистор 20 подключен к средней точке потенциометра 21, включенного в цепь делителя напряжения 22-21-23. Точка соединения резисторов 21 и 24 через диод 24, являющийся первым входом узла 14 подачи команд, подключен к выходу блока 2 фиксации максимума давления, резистору 10 и через диод 25, являющийся вторым входом узла 14, подключен к логическому выходу датчика 1 давления.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии давления в цилиндре пресса пресс-щтемпель стоит, выходное напряжение U) с первого информационного выхода датчика давления 1 и напряжение Us от измерителя 11 скорости не подаются. При этом схема находится в следующем состоянии: напряжение U7 на инвертирующем входе операционного усилителя 3 блока 2 фиксации максимального давления равно нулю (фиг. 2 в), а на неинвертирующий вход того же усилителя подано положительное напряжение Ug (фиг. 2в) с делителя опорного напряжения, образованного резисторами 8- 9. Поскольку напряжение Ug на неинвертирующем входе операционного усилителя 3 больще напряжения UT на инвертирующем входе, то выходное напряжение Uj операционного усилителя 3 будет положительным. Благодаря тому, что операционный усилитель 3 охвачен положительной обратной связью, выходное напряжение U этого усилителя имеет максимальное значение (фиг. 2 г). В результате диод 24 заперт и, следовательно, выходное напряжение Ua не влияет на работу узла подачи команд.

Со второго логического выхода датчика 1 давления подается отрицательное блокирующее напряжение U/ через диод 25 на делитель напряжения, образованный резисторами 21-23-22 узла 14, смещающее потенциал этого делителя таким образом, что напряжение UIQ на неинвертирующем входе усилителя 25 будет отрицательным (фиг. 2 д).

На инвертирующий вход усилителя 25

подается напряжение U с выхода блока 12 сравнения, являющееся разностью заданного положительного напряжения Us, снимаемого с выхода блока 13 задания, и

напряжения Uj измерителя 11.

В моменты времени, когда давление в цилиндре отсутствует и сигнал Uj измерителя 11 скорости равен нулю, напряжение U4 и пропорциональное ему напряжение Ug (фиг. 2д) положительны.

В результате на выходе усилителя 15 будет отрицательное напряжение Ue . Благодаря наличию положительной обратной связи выходное напряжение Ug усилителя 15 макси.мально (фиг. 2е).

В момент времени t| появления давления в цилиндре пресса схема принимает следующее состояние.

Напряжение Ui с первого информационного выхода датчика I давления начинает изменяться пропорционально изменению

5 давления в цилиндре пресса (фиг. 2 а). При этом происходит заряд конденсатора 7 дифференцирующей цепи 6-7. Положительное напряжение U, вызванное током заряда конденсатора 7 на резисторе 6, пропорциональное скорости изменения давления в цилиндре пресса, подается на инвертирующий вход усилителя 3 (фиг. 2 в). По мере нарастания давления в цилиндре пресса напряжение Ui со второго логического выхода датчика 1 давления в момент времени ti скачкообразно изменит свою полярность (фиг. 26). Диод 25 окажется запертым, и блокировка узла 14 подачи команд напряжением U, будет снята, однако узел 14 будет оставаться заблокированным напряжением Uj, так как в момент времени ti наступит превыщение напряжения и на инвертирующем входе усилителя 15 над напряжением Ug на его неинвертирующем входе (фиг. 2 в). Напряжение иг на выходе операционного усилителя 3 благодаря положительной обратной связи через резистор 4 скачкообразно увеличивается до максимального отрицательного значения. Это напряжение через цепь 10-24 будет продолжать смещать потенциал делителя, образованного резисторами 21-23-22 узла 14 во время нарастания давления в цилиндре пресса. Одновременно с появлением давления в цилиндре пресса скорость пресс-щтемпеля будет возрастать.

В блоке 12 сравнения происходит непрерывное сравнение скорости пресс-щтемпеля с заданной скоростью, поступающей из блока 13 задания. При этом выходное напряжение U4 блока 12 сравнения, равное

разности Us-Ug будет изменяться с изменением скорости пресс-штемнеля.

Нанряжение Ug либо Jg (где форма изменения напряжения Us характерна для алюминия, Uo - для меди), пропорциональное U4 и поданное на инвертирующий вход усилителя 15, в промежуток времени t( -tj. (фиг. 2д) никогда не станет более отрицательным, чем напряжение Uto на неинвертируюпдем входе того же усилителя благодаря действию отрицательного блокирующего выходного напряжения Uj усилителя 3. Состояние усилителя 15 при этом не изменится (фиг. 2 е).

В момент времени t2, когда наступит максимум давления (экстремальное значение функции давления), ток заряда конденсатора 7 упадет до нуля, а следовательно, упадет до нуля и напряжение U/ на инвертирующем входе усилителя 3. Наступит превышение напряжения Ug на неинвертирующем входе над напряжением U7 на инвертирующем входе. На выходе усилителя 3 появится положительное напряжение Ua . Схема придет в исходное состояние (фиг. 2 г).

Блокировка с узла 14 подачи команд снимается полностью. Когда скорость прессштемпеля сравняется с заданной (момент времени } фиг. 2 ж) или несколько превысит ее (момент t), произойдет превышение напряжения Ug на инвертирующем входе усилителя 15 над напряжением Uto на неинвертирующем входе, которое соответствует напряжению на делителе, образованном резисторами 21-23-22, значение которого заранее выставляется таким, чтобы обеспечить срабатывание узла 14, в момент равенства напряжений Uj и и либо превышения напряжения из над Us соответственно (моменты времени tj либо tj). При этом напряжение Ug на выходе усилителя 15 благодаря положительной обратной связи скачкообразно изменится до величины максимального положительного значения (фиг. 2е).

Для исключения переключения узла 14 в процессе прессования, которое может быть вызвано флуктуацией скорости прессования, резистор 16 положительной обратной связи усилителя 15 зашунтирован цепочкой из резистора 18 и диода 17. При появлении положительного напряжения на выходе усилителя 15 диод 17 откроется, усиливая положительную обратную связь, что препятствует переключению узла 14 подачи команд (фиг. 2д). Моменту появления положительного напряжения в узле 14 соответствует команда на переключение пресса с обводного клапана на рабочий дроссель, что соответствует переключению пресса из режима подпрессовки в режим прессования.

При этом получение сигнала с узла 14 подачи команд при некотором превыщении скорости пресс-штемпеля над заданной предпочтительна, так как при переходе с обводного клапана на рабочий дроссель происходит некоторая просадка скорости из-за уменьшения проходного сечения. Поэтому, если допустить переключение при равенстве O скоростей, из-за наличия просадки скорости дополнительно потеряется время на выход пресса на заданную скорость.

Использование устройства для автоматического контроля прессования на гидропрессах с дроссельным управлением расширяет 5 технологические возможности этих прессов, а также надежность их работы.

Формула изобретения

1. Устройство автоматического контроля прессования на гидравлических прессах с дроссельным управлением, содержащее соединенные между собой измеритель скорости, датчик давления, блоки задания и сравнения, а также узел подачи команды исполнительным механизмам, отличающееся тем, что

5 с целью расширения технологических возможностей устройства за счет расширения ассортимента обрабатываемых материалов и повышения его надежности, оно снабжено блоком фиксации максимума давления, выполненным в виде операционного усилител;-;

0 с дифференцируюшей цепью и дсмите.юм опорного напряжения, приче.м инвспщрую ший вход операционного усилителя со-едипе ; через дифференцируюшую цепь с информационным выходом датчика давления, а neHJiвертирующий вход подключен к делителю опорного напряжения, при этом один выход блока фиксации максимума давления подключен к первому входу узла подачи команды исполнительным механизмам, ко второму входу которого подсоединен логический выход датчика давления, а третий вход соединен с выходом блока сравнения, один вход которого подключен к блоку задания, а другой - к измерителю скорости.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел подачи команд исполнительным механизмам выполнен в виде операционного усилителя с положительной обратной связью, шунтированной последовательно соединенными резистором и диодом.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 277055, кл. В 30 В 15/16, 21.10.67.