Устройство для программной закалки изделий

(56) Авторское свидетельство СССРВ 553299, кл. В 21 В 11/00, 1976.Авторское свидетельство СССРУ 706457, кл. В 21 Р 11/00, 1979.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОЙ ЗАКАЛКИ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к областипрограммной закалки изделий преимуОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ВТОРСКОМУ СВИ щественно в баках с водои и маслом.Цель изобретения - повышение производительности труда и качества закалкиизделий. Сущность изобретения заклю;чается в том, что после извлеченияизделия (первая садка) из печи начинается отсчет времени в первом счетчике 9 подстуживания, причем на регистраторах высвечивается надпись"Первое подстуживание". Когда до конца стадии подстуживания первой садкиостается столько времени, скольконеобходимо затратить на процесс закалки в воде и на воздухе, из печиизвлекается вторая садка и во второмсчетчике 10 подстуживания начинаетсяотсчет времени. По окончании опера1315ции подстуживания подается сигнал в регулятор 8, который включает механизм 1, и производится опускание первой садки в бак 2 с водой. По этому же сигналу программный блок 11 начинает отсчитывать выдержку времени, по окончании которого подается сигнал с блока 11 в регулятор 8, по которому происходит реверс двигателя подъемного механизма 1. В программном блоке 11 подсчитывается количество опусканий садки в бак с водой и при его равенстве заданному значе 499нию первая садка перемещается к первому масляному баку 3. Регулятор 8 подает сигнал в механизм 1 на опускание садки. В процессе закалки на пятом выходе программного блока 11 имеется серия импульсов, определяющих заданный процесс закалки. В распределителе 13 сравнивается протекание процесса закалки с заданием по сигналам с датчиков 5, 6, 7 нулевого уровня, установленных соответственно на баке с водой и баках с маслом, 8 ил.Изобретение относится к техникезакалки изделий, например валов вбаках с жидкостью (вода, масло), иможет быть использовано в металлургической промышленности. 5Целью изобретения является повышение производительности труда и качества закалки изделий.На Фиг.1 приведена. структурнаясхема устройства для программной эа Окалки изделий; на фиг.2 - схема счетчика подстуживания; на фиг.З - то же,программного блока; на фиг,4 - то же,программатора; на фиг.5 - то же, блока табло, на фиг.б - то же, датчиканулевого уровня; на фиг.7 - то жераспределителя; на фиг.8 - то же, регулятора с подъемным механизмбм.Устройство для программной закалки изделий (фиг.1) содержит подъемный механизм 1, водяной бак 2, первый и второй масляные баки 3 и 4,первый 5, второй 6 и третий 7 датчики нулевого уровня, регулятор 8, первый и второй счетчики 9 и 10 времениподстуживания, программный блок 11,блок 12 табло, распределитель 13,первый и второй регистраторы 14 и 15.Счетчики 9 й 10 подстуживания(фиг,2) состоят иэ системы схем 1619 кодирования, системы реверсивныхсчетчиков 20, схем И-НЕ 21 - 28,схем И 29 - 31, триггеров 32 - 36генератора 37 импульсов,Программный блок 11 (фиг.З) состоит из программаторов 38, системыреверсивных счетчиков 39 и 40, схем 2И 41 - 46, схем И-НЕ 47 - 58, схемИЛИ 59 - 64, триггеров 65 - 68, блока 69 пересчета, счетчиков 70 - 72,дешифратора 73.Программатор 38 (фиг.4) состоитиз схем И-НЕ 74 - 77, мультиплексоров 78 - 81.Блок 10 табло (фиг.5) состоит изусилителей 82, счетчиков 83, схемИЛИ 84, дешифратора 85, оптронов,тиристоров, электрических ламп сирены.Датчики 5 - 7 нулевого уровня(фиг.б) состоят из излучателя (лампа накаливания) со схемой генератора 86,87 и фотоприемника (инфракрасный фотодиод) со схемой формирователя 88,89,Распределитель 13 (фиг.7) состоитиз схем ИЛИ 90 - 92, счетчиков 9395, дешифраторов 96 и 97, схем И 98 -101.Регулятор 8 (фиг.8) состоит изсхем ИЛИ 102 - 104, триггеров 105107, схем И 108 - 110, усилителей111 - 113, одновибраторов 114 и 115,контакторов К 1, К 2, КЗ, В, Н.Устройство работает следующим образом.Перед началом закалки на переклю чателях устанавливают необходимыевыдержки времени для операций подстуживания - вьдержка в воде первая,вьдержка в воздухе первая, вьдержкав воде вторая: и так далее, вьдержкав масле, количество купаний. Все выдержки известны и определены техно 13154логической программой закалки данных изделий .Включают питание системы, при этом все триггеры и счетчики устанавливаются в нулевое состояние. 5Изделие извлекают из печи, оператор нажимает кнопку КН в первом счетчике 9 подстуживания и начинается отсчет выдержки времени операции "Подстуживание", кроме того, на таб ло загорается надпись "Первое подстуживание", Операция подстуживания длительная, поэтому садка с изделием может быть повешена в специальном месте цеха, Когда до конца стадии подстуживания останется столько времени, сколько необходимо затратить на дальнейший процесс закалки в воде и на воздухе, может быть извлечена садка с изделиями из другой печи, 20 при этом нажимается кнопка КН во втором счетчике 10 подстуживания и начинается отсчет времени операции подстуживания для второй садки.25За 50 с до окончания операции подстуживания первой садки в блоке 12 включается сирена, машинист подвозит первую садку и помещает ее над баком с водой, далее процесс закалки в во . дяном баке идет автоматически. По окончании операции подстуживания подается сигнал в регулятор 8, который включает подъемный механизм 1, начинается опускание изделия в воду, и через определенное время двигатель останавливается.По этому сигналу "Конец подстуживания" программный блок 11 начинает отсчитывать первую выдержку времени 40 в воде, на табло загорается надпись "Первая", По окончании этой выдержки времени сигнал с блока 11 подается в регулятор 8, по которому происходит реверс двигателя подъемного механизма. Садка с изделиями извлекается из бака и через определенное время останавливается, Начинается первая выдержка времени в воздухе, загорается надпись "Первый" и т.д, В программном блоке считается количество купаний и, когда разность между заданным количеством купаний и действительным равна единице, начинается следующая стадия технологического процесса - "Перенос". Садку с изделиями также по сигналу с про1 граммного блока 11 извлекают на воз дух, машинист перемещает садку к пер 99 4вому масляному баку 3, на табло горит "Перенос". По окончании этой операции регулятор 8 подает сигнал в механизм 1 и изделие опускается в масло, горит надпись "Масло". Закалка в масле, как и подстуживание, длительный процесс, поэтому садка закрепляется в баке 3. За 50 с до окончания подстуживания второй садки срабатывает сирена, машинист берет вторую садку и помещает ее над баком с водой 2, затем процесс закалки в воде происходит автоматически аналогично описанному. Операцию закалки в масле проводят в баке 4.По окончанию операцИи закалки в масле программный блок 11 выдает сигнал в регулятор 8, и подъемный механизм 1 извлекает садку с изделиями. Процесс закалки заканчивается.В процессе закалки на пятом выходе программного блока 11 имеется серия импульсов, определяющая заданный процесс закалки. В распределителе 13 .сравнивается заданный процесс с действительным. Действительный процесс определяется по сигналам с датчиков 5 - 7 нулевого уровня, В распределителе 13 сигналы с датчиков обрабатываются, что фиксируется только опускание изделия. На регистратор 14 или 15 выдается сигнал только при наличии сигнала с датчиков 5,б или 5,7 и с выхода программного блока 11. Таким образом, регистраторы фиксируют действительную информацию,Первый и второй счетчики 9 и 10 времени подстуживания (фиг.2) работают следующим образом.При включении питания происходит обнуление всех триггеров и счетчиков.В схемах кодирования происходит преобразование десятичного числа в двоичное, Необходимое число набирается на переключателе (например,число пять), тогда движок переключателя подключает пятый контакт к общему проводу "-", при этом, на выходе схем 17 и 19 "1", а на выходе схем 16,18 "0", т.е. на выходе схемы кодирования получается двоичное число 01 01. На четырех переключателях счетчика набирается необходимоЕ число, соответствующее длительности подстуживания (точность ф 1 с).При закалке первой садки с иэделиями нажимается кнопка КН, триггер 32131545устанавливается в "1", При этом триггер 33 и схема 29 Формируют импульс,который поступает на установочныйвход С всех счетчиков 20 и происходит занесение информации в счетчики 520 по входам Р. Кроме того, открывается схема И-НЕ 24, сигналы с генератора 37 с частотой 1 Гц через схемы21 поступают на вычитающий вход счетчика 20. Начинается списывание информации, занесенной в счетчики 20. Когда информация полностью сосчитается(счетчики обнулены), срабатывают схемы обнаружения нуля, состоящие изсхем И-НЕ 23 и схем И 30, и на выходе схемы И-НЕ 27 имеется нулевой импульс, который поступает на вход триггера 35, и на первом выходе схемы28 появляетсясерия импульсов с частотой 1 Гц, идущая в программный 20блок 11. Кроме того, импульс с выхода схемы И-НЕ 27 поступает на обнуление триггера 32, закрывается схемаИ-НЕ 24, прекращается счет импульсовсчетчиками 20,25Для закалки второй садки с изделиями нажимают кнопку КН во второмсчетчике подсгуживания. Вновь происходит занесение информации в счетчики 20, срабатывает схема И-НЕ 24, начинается считывание информации. Поокончании считывания срабатываютсхемы И-НЕ 27 и триггер 35 и на выходе схемы И-НЕ 28 второго счетчикаподстуживания появляется серия импульсов, поступающая в программныйблок 11.На схемах И-НЕ 22,25,26,31 и триггер 34 собран блок пересчета, управляющий счетчиком 20 (десятки секунд). 40После обнуления этого счетчика следующим числом, появляющимся на его выходах, должно быть число 01 01 (пять). За 50.с до окончания выдержки подстуживания срабатывает схема И-НЕ 21 и триггер 36, и сигнал подается в блок табло на включение сирены. Триггер 36 сбрасывается в нуль при срабатывании триггера 35.Программный блок 11 (Фиг,3) работает следующим образом.На схемах И-НЕ 74 - 77 производится кодирование десятичного числа в двоичное (такие же схемы и программатора 2п, программатора). Мультиплексор по сигналам, поступающим по входам управления, коммутирует тот или иной вход на выход. В резуль 99тате на выходах ПО,П 1,02,03 мультиплексоров (а это есть установочные входы Р реверсивного счетчика ИЕ) задаются, числа, набранные на переключателях и определяющие выдержки времени - первая в воде, первая в воздухе, вторая в воде, вторая в воздухе, в воде п, в воздухе п, одного и того же интервала (единицы секунд, либо десятки секунд, либо единицы минут, либо десятки минут).С приходом первого импульса с Г= =1 Гц по первому входу срабатывают схемы ИЛИ 59 и И 41, триггер 65 и схема, содержащая триггер б 6 и схему И-НЕ 47, вырабатывает импульс, по которому происходит установка числа в счетчики 39, соответствующего первой выдержке времени (первая в воде), а на вычитающий вход поступают импульсы 1=1 Гц.Блок 69 пересчета работает так же, как и система в счетчике 11 подстуживания. Когда информация в счетчиках 39 полностью сосчитана, срабатывают схемы И 42 и И-НК 48 обнаружения нуля и на выходе схемы 43 появляется импульс, который через схему ИЛИ 60 поступает на входы с счетчиков 39 и на управляющие входы программаторов 38, и в счетчики 39 записывается второе число (первая в воздухе). Кроме того, импульс с выхода схемы И 43 поступает на вход счетчика 70, на первом выходе дешифратора 73 появляется нулевой сигнал, который поступает на схему ИЛИ-НЕ 61, и на первом выходе блока идет сигнал, соответствующий выдержке в воде, Вновь происходит считывание информации со счетчиков 39, при нуле в них записывается новое число, а также срабатывает счетчик 70 и на втором дешифраторе 73.На схемах 51 - 54 кодируется число, соответствующее количеству купаний, оно заносится в счетчик 40 по первому импульсу, пришедшему по первому входу. Схемы И-НЕ 55 и И 45 Фиксируют момент, когда число на выходе счетчика 40 равно единице. Счетчик 40 считает импульсы с выхода схемы И 44 (соответствуют выдержке на воздухе). Если число на выходе счетчика 40 равно единице, то срабатывают схемы И-НЕ 55,56 и И 45, появляется сигнал на выходе схемы И 46, соответствующий технологической операции "Пе15499 8 45 50 7 13 ренос", и включаются счетчики 71,72, считывающие длительность переноса (например 45 с). По окончании этой выдержки времени срабатывает схема И-НЕ 57 и включается триггер 68, выдающий сигнал по третьему выходу (" Масло" ). Сигнал с прямого выхода триггера 68 через схемы И-НЕ 58 и ИЛИ 64 запрещает работу схемы И 41 и обнуляет триггер 65, а с инверсного выхода триггера 68 запрещает работу схем И 46 и 44.На выходе схемы ИЛИ 63 (пятый выход) формируется сигнал, идущий далее в схему распределителя 13 и регулятора 8. По входу 2 поступают импульсы со 1второго счетчика подстуживания,.ився схема работает аналогично описанному.Блок 10 табло (фиг.5) состоит изи каналов, каждый из которых формирует импульсы управления для одногоиз тиристоров.По первому и второму входам поступают сигналы со счетчиков подстуживания. Счетчик 83 считает количество операций "Подстуживание", в результате на табло горит лампа "Подстуживание" и "1" или "11" либо 1 и 2.По третьему входу приходят импульсы, соответствующие выдержке в воде.Соответствующий счетчик 83 считаетколичество выдержек в воде, далеесигнал с выхода счетчика дешифрируетсяи через усилители и оптроны поступает на управляющие электроды тиристоров. В результате горит лампа "Вода" и лампа номера купания: 1,2и.Аналогично работает канал "Воздух" (четвертый вход).По пятому входу приходит сигнал".Перенос", и зажигается соответствующая лампа, по шестому входу - сигнал и лампа "Масло",По седьмому и восьмому входамприходит сигнал на включение сиреныза 50 с до окончания операции "Подстуживание".Схема датчиков нулевого уровня(датчиков обнаружения детали) представлена на фиг.6.Лампа накаливания и фотодиод, защищенные герметическими корпусами,располагаются друг против друга спротивоположных сторон закалочногобака. Луч излучателя сфокусирован 5 10 15 20 25 30 35 40 линзой на фотоприемник. Чтобы постороннее излучение, например, от раскаленного изделия не мешали нормальной работе датчика, излучатель создает импульсное свечение с частотой 1-2 Гц, задаваемой схемой генерато"ра. При перекрытии излучателя на фотоприемник свет либо не попадает,либо создает постоянную освещенность на протяжении длительного времени. Сигнал с фотодиода подается на вход операционного усилителя ДА 1.Чувствительность усилителя регулируется резистором К 2Конденсатор С 1 служит для среза сигнала наводок промышленной частоты. Через С 2 усилен" ный сигнал датчика подается на формирователь (триггер Шмидта) на операционном усилителе ДА 2, Порог срабатывания ДА 2 устанавливается резистором К 7Через дифференцирующую цепочку СЗ, К 8 и эмиттерный повторитель ЧТ 1 сигнал поступает на интегратор на элементах С 4, К 11 и ЧТ 2.При наличии импульсов, что говоритоб отсутствии изделия, конденсаторС 4 периодически разряжается транзистором ЧТ 2. При отсутствии импульсов7 Т 2 закрыт и конденсатор С 4 заряжается через резистор К 11. Когда напряжение на С 4 достигает порог срабатывания триггера Шмидта (на ДАЗ),тот срабатывает и выдает импульс навыход формирователя.Схема распределителя 13 (фиг.7)работает следующим образом,На схеме ИЛИ 90 суммируются сигналы с первого и второго датчиковнулевого уровня, а на схеме ИЛИ 91с первого и третьего датчиков нулевого уровня.Импульсы со схем ИЛИ 90 и 91 поступают на счетчики 93 и 94, выходы которых подключены к дешифраторам 96,97, Каждый четный выход дешифраторов соединен с входами схем И 98,99. Это сделано для того, чтобы определить опускание изделия и пропустить его поднятие, На выходе схемИ 98,99 появляется "1" каждый раз,когда изделие находится на воздухе,и "0" - когда в баке. На схемах И100,101 формируется сигнал, идущий на регистраторы. На входы этих схем И поступает сигнал с программногоблока 11, а на печать эти сигналыпроходят только тогда, когда по второму входу схем И 100,101 поступает1315499, 10 ме того, блок табло позволяет визусигнал, фиксирующий опускание изделия, а по третьему входу - сигнал сосчетчика 95, производящий выбор регистратора, В качестве регистраторовмогут быть использованы приборы типа КСП.Регулятор 8 (фиг.8) работает следующим образом,Сигналы по первому или второмувходу, пришедшие со счетчиков подстуживания, фиксируют момент окончания стадии подстуживания. Включается триггер 105, срабатывает схемаИЛИ 103, усилитель 111 и К 1, Крометого, через цепь одновибратор 114,схема ИЛИ 104 и усилитель 112 включается КЗ. При этом, включается контактор В и разгоняется двигательподъемного механизма либо в функциивремени, либо в функции тока. Изделие опускается в бак. Через определенное время одновибратор 114 возвращается в исходное состояние и отключается КЗ и В. Двигатель тормозится.Когда идет сигнал по третьемувходу, происходит сброс триггера 105в "0", а также включение К 2,КЗ и Н.Происходит реверс двигателя, разгон,по определенному закону и подъем изделия. Одновибратор 115 возвращаетсяв исходное состояние и отпускает КЗ,двигатель останавливается. При нулевом сигнале по третьему входу (соответствует окончанию выдержки ввоздухе) вновь происходит разгон и 35опускание изделия в бак и т.д.Триггер 107 запрещает работу схемы И 110 до .тех пор, пока не придетсигнал по первому или второму входу.Устройство для программной закал- А 0ки позволяет автоматизировать операцию закалки, включая закалку в масле, обеспечить последовательно-параллельное закаливание несколькихсадок, обеспечивая строгое выполнение технологического процесса. Какизвестно, если все сечения изделияпри закалке охлаждаются до одной итой же строго определенной температуры, зависящей от времени выдержки 50в воде, воздухе и масле, то структура конструкционного материала становится более однородной и обеспечивается высокое качество изделий. Устройство обеспечивает достоверную ргистрацию процесса закалки, опираясьна показания датчиков нулевого уровня, установленных на всех баках, Кроально следить за проходящим процессом и руководить действиями крановщика. формула изобретенияУстройство для программной закал- . ки изделий, преимущественно в баках с водой и маслом, содержащее подъемный механизм, первый датчик нулевого уровня, регулятор, выход которого соединен с входом подъемного механизма программный блок, первый выход которого соединен с первым входом регулятора, причем первый датчик нулевого уровня установлен на баке с водой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности труда и качества закалки изделий, оно снабжено вторым и третьим датчиками нулевого уровня, первым и вторым счетчиками времени подстуживания, распределителем, первым и вторым регистраторами, блоком табло, причем выходы первого, второго и третьего датчиков нулевого уровня соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами распределителя, четвертый вход распределителя соединен с первым выходом программного блока, пятый вход распределителя соединен с первым выходом первого счетчика времени подстуживания и с вторым входом регулятора, а шес- той вход распределителя подсоединен к первому выходу второго счетчика времени подстуживания и к третьему вхоцу регулятора, вторые выходы первого и второго счетчиков времени подстуживания соединены соответственно с первым и вторым входами блока табло, а третьи выходы первого и второго счетчиков времени подстуживания соединены соответственно с первым и вторым входами программного блока, второй, третий и четвертый и пятый выходы программного блока подсоединены соответственно к третьему, четвертому, пятому и шестому входам блока табло, четвертые выходы первого и второго счетчиков времени подстуживания соединены соответственно с седьмым и восьмым входами блока табло, первый и второй выходы распределителя соединены с входами первого и второго регистраторов, причем второй и третий дэтчики нулевого уровня установлены на баках с маслом.