Устройство автоматического управления электродвигателем перемещения загрузочной машины

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союэ СоветсиикСоциапистическниРесттубпни 11926486до делам изооретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕШЕНИЯ ЗАГРУЗОЧНОЙМАШИНЫ Изобретение относится. к автоматизации черной металлургии, в частности кавтоматизации трубопрокатных агрегатовс кольцевой печью (для нагрева заготовок), оборудованных загрузочной и выгрузочной машинами.Наиболее близким к изобретению потехнической сушности и достигаемомурезультату является устройство для автоматического управления электродвига телем перемешения загрузочной машины,содержащее датчики положения машины,блок управления, блоки торможения изадатчики начала торможения электродвигателя.Сущность работы известного устройства заключается в том, что как приходе вперед ( транспортирование заготовки в печь), так и назад (в исходное положение за очередной заготовкой) в процессе движения машины в точке пути,соответствующей уставке задатчика начала торможения, вырабатывается и реа"лизуется команда на начало торможения электродвигателя машины, в результатечего машина останавливается в заданнойточке пути. Команда на начало торможения электродвигателя формируется следуюшим образом. При срабатывании сответствуюшего датчика положения машинысигнал этого датчика поступает в блокуправления и торможения, запускает.реле времени или счетчик, выдержка иличисло импульсов которого (от момента 10срабатывания датчика до момента команды на начало торможения) определяют начало торможения электродвигателя,В. известном устройстве при ходеназад точка начала торможения (и тем 15самым - остановка) машины в исходном(заднем) положении выбирается соответствующим задатчиком начала торможенияи остается постоянной до тех пор, пока 20не будет изменено задание, При одинаковых размерах (по длине) заготовоккоордината останова машины выбираетсятаким образом, чтобы клеши хобота машины захватывали заготовку за ее сере926486Фг, ВНИИПИ Заказ 2948/3 Тираж 642 Подписное филиал ППП "Патент", , Ужгород,ул, Проектная,486 аперед упором 3 заготовку 1, поднятуюхоботом 7 над рольгангом 2, При перемещении загрузочной машины вперед заготовка 1 вводится внутрь печи 4, Послеопускания хобота 7 и открытия клешей 8заготовка 1 укладывается на под 5 печи. 4.Положение машины 6 контролируетсядатчиками 9 (при ходе назад) и 10 (приходе вперед). Датчики 9 и 10 могутбыть индуктивными, реагирующими наналичие в зоне их действия металлической линейки (шунта) 11, укрепленной намашине и перемещаемой относительнодатчиков при движении машины.Устройство содержит,эадатчики 12 и13 начала торможения машины соответственно при ходе ее вперед (к печи) и на.зад, блоки 14 и 15 торможения при движенин вперед и назад, блок 16 управления иэлектродвигатель 17,Для запуска машины в блок 16 управления подаются сигналы; 0 - сигналразрешения движения машины ю исходного положения, появляющийся после взятияочередной заготовки и поднятия хобота вверхнее положение; 5 ,- сигналы разрешения работы устройства в автоматическом и полуавтоматическом режимах соответственноо.Измеритель длины заготовок на последней секции рольганга содержит два датчика 18 и 19, измеритель 20 вариационной части длины заготовки, сумматор 21и задатчик 13 начала торможения "Назад",причем входы,юмерителя 20 вариационной части соединены с выходами датчиков 18 и 19 положения заготовки напоследней секции рольганга 2, а выходс одним из входов сумматора 21, другойвход которого соединен с выходом задатчика 13 начала торможения фНазад". 3 9264дину (симметрично относительно концовзаготовки) 11,Однако требования экономии металлаи безостаточного раскроя штанг на заготовки приводят к значительному разбросу по длине смежных заготовок, и как5следствие, к асимметричному захватузаготовок, дополнительным манипуляциямпо захвату заготовок и снижению производительности загрузочной машины.0Цель изобретения " повышение производительности загрузочной машины эа. счет сокращения времени манипулирования по захвату заготовок.Поставленная цель достигается тем,что в устройство автоматического управления электродвигателем перемещениязагрузочной машины, содержащее датчики положения машины, каждый из которых соединен с блоками торможенииУ У2 о"Вперед .и Назад" соответственно, выходы которых подключены ко входамблока управления электродвигателем, задатчик начала торможения электродвигателя при ходе машины вперед (к печи),выход которого подключен к соответствующему блоку торможения, дополнительновведен измеритель длины заготовки, выход которого соединен с одним из входовблока торможения Назад".зоНа фиг. 1 представлена блок-схема устройства автоматического управленияэлектродвигателем загрузочной машинысовместно со схемой расположения части оборудования технологической линиизагрузки заготовок; на фиг. 2 - схемаизмерителя вариационной части длинызаготовок; на фиг. 3 - схемы эадатчика,сумматора и блока торможения; на фиг,4схема блока управления.Заготовки 1 (фиг. 1) поочередно под 40водятся рольгангом 2 к упору 3, Подводящий рольганг разделен на секции, напредпоследней секции рольганга обычнонаходится очередная заготовка, а на последней секции - загружаемая заготовка 1,Заготовки загружаются в кольцевую печь4 на вращающийся под 5,Загрузочная машина 6 содержит при-."водную тележку с колесами, обеспечивающую перемещение машины по рель- фсам вперед (к печи) и назад (в исходное положение, изображенное на фиг, 1),хобот 7 (перемещаемый пневмоприводомвверх и вниз), клеши 8 (зажимаемые иоткрываемые пневмоприводом, причем 5пневмоприводы на фиг. 1 не показаны).На фиг, 1 изображено положение, когдазажатые клеши 8 удерживают взятую ими Измеритель 20 длины вариационной части заготовки (фиг. 2) содержит элементы И 22, ЗАПРЕТ 23, ключ 24 зацуска, регулируемый источник 5 тока, операционный усилитель 26 с конденсатором 27 в цепи обратной связи, ключ 28 сброса причем вйход датчика 18 соединен с первыми входами элементов И 22 и ЗАПРЕТ 23, выход датчика 19- со вторым входом элемента И 22 и со вторым, .запрещающим, входом элемента ЗАПРЕТ 23, выход операционного усилителя 26 является выходом измерителя вариационной части длины заготовки.Устройство работает следующим образом.- величина тока от источника 25 тока;С - емкость конденсатора 27.Таким образом, на выходе измерителя вариационной части длины заготовок запоминается напряжение 6486 .о реализован на основе операционного усилителя 34 и интегратора, выполненного на операционном усилителе 35 с конденсатором 36 в пепи обратной связии резисторами 37 и 38 на входе. Режимработы интегратора устанавливается ключами 39 и 40. Управление ключами(заднего) положения загрузочной машио ны 6.Ключи 39 и 40 могут быть выполненына полевых транзисторах. Выходами ключей являются электроды сток-исток, управляющим входом - затвор. При единичном сигнале на затворе ключа он заперт,при нулевом - открыт,Операционный усилитель 34 работаетв режиме компаратора, На его вход через равные резисторы 41 и 42 подаютсявыходные напряжения соответственно сумматора 21 и усилителя 35, причем этисигналы выбираются разнополярными.В переднем положении машины на выходе датчика 9 - нулевой сигнал. Клк- чи 39 и 40 открыты, в результате чегона выходе усилителя 35 имеет местонулевой сигнал, Сигналом О с выходасумматора 21 усилитель 34 установленв состояние, - ри котором на его выходеимеется нулевой логический сигнал,При движении загрузочной машины 6назад ее шунт воздействует на датчик 9и на его выходе устанавливается единичный сигнал, ключи 39 и 40 закрываются,ток от источника питания Е через реЗЗзисторы 3.7 и 38 поступает на вход опе рационного усилителя 35, который пере ходит в режим интегрирования и на еговыходе напряжение линейно возрастает.40За время выдержки Ф напряжение иа выходе усилителя 35 достигает уровня сигнала Ос,. Компаратор переключается, навход блока 16 управления поступает единичный сигнал, Таким образом, формищЦется выдержка времени Вр, на торможениемашины 6.При движении загрузочной машины 6вперед выходной сигнал датчика 9 становится равным нулю, схема устанавли 31М, (13)С учетом формулы (8) .имеем следующее значение тока 3 ф, которое необходимо иметь от источника 25 тока"-ь цЬС, ЧьСравнивая формулы (1) и (2), запишем выражение для коэффициента К Задатчики 12 и 13 торможения машины можно выполнить на потенциометрах. Например, задатчик 13 начала торможения машины при ходе ее назад выполнен на потенциометре 29 (фиг. 3).Выходное напряжение О потенциометра 29 подается на первый вход сумматора 21, на второй вход которого подается напряжение О с выхода измерителя 20. Сумматор 21 может бытьреализован на операционном усилителе 30,коэффициент усиления которого по каждому из сигналов Оф установлен равным единице. Для этого сопротивлениявыходных резисторов 31, 32 выбираютсяравными сопротивлению резистора 33 впепи обратной связи усилителя 30. Навыходе сумматора формируется напряжение Ог,.1Блок 14 торможения, который выдаеткоманду на торможение машины при ходевперед (к печи), идентичен блоку 15(фиг. 3). Он работает от датчика,который, срабатывая при движении машины, дает сигнал для начала отсчетаинтервала времени, определяемого поступаюшим от эадатчика 12 напряжением О и устанавливаемого при настройкев зависимости от места на поде 5 печи 4, где необходимо положить транспортируемую в печь заготовку,Блок 15 торможения предназначен дляформирования выдержки времени Ь, отпрохождения машиной контрольной точки(датчик 9) до выдачи команды на тормокении машины. Этот блок может быть производится от датчика 9 исходного вается в описанное выше состояние,Блок 16 управления (фиг. 4) содержит логические элементы НЕ 43, И 44, ПАМЯТЬ 45, И 46, НЕ 47, ИЛИ 48, НЕ 49, ИЛИ 50; НЕ 51, НЕ 52, И 53, ПАМЯТЬ 54, И 55, ИЛИ 56, И 57, кнопку 58 формирующую сигнал Ь (полуавтоматика), й тумблер (ключ) 59, формирующий сигнал б - автоматика, е11 926486 12узел 60 силового реверсивного управ- тов. При этом на узел 60 управленияления электродвигателем 17. сигналы не поступают, электродвигательВыход блока 14 торможения при ходе 17 отключен и машина неподвижна,вперед соединен с входом элемента НЕ 43, При включении машины в режим аввыход которого соединен с входом элементоматнческого управления на соответстта И 44, другой вход которого связан с вующие входы элементов 46 и 57 И повыходом элемента ИЛИ 50. Один из вхо- дается сигнал 6 равный единице. Однакодов элемента ИЛИ 50 соединен с кнопкой на их выходах сигналы остаются равными58 (сигнал ), другой с выходом блока нулю, так как на вход элемента И 46 сформирования сигнала с (фиг. 4), Выход 10 выхода элемента ПАМЯТЬ 45 и на входэлемента НЕ 43 соединен также с одним элемента И 57 с выхода элемента ИЛИ 56из входов элемента И 46. Выход элемен- подаются нулевые сигналы.та ИЛИ 50 связан, кроме того, с входом Если машина находится в исходномэлемента НЕ 51 и элементов 44 и И 53. (заднем) положении, хобот удерживаетВыход блока 15 торможения при ходе 15 заготовку и находится в верхнем полоназад соединен с входом элемента НЕ 52, женин, при появлении очередной заготоввыход которого соединен с одним из вхо- ки на последней секции рольганга сигналдов элемента И 53 и с одним из входов д становится равным единице, на выходеэлемента И 55. Выходы элементов И 44, элемента ИЛИ 50 появляется единичныйИ 53 соединены с запускающими входа сигнал, на выходе элемента ИЛИ 51.- ми соответствующих элементов 45 и нулевой и сигналы сброса элементовПАМЯТИ 54, сбрасываюшие входы кото- ПАМЯТЬ 45 и 54 становятся равнымирых соединены с выходом элемента НЕ 51, нулю. При этом на всех входах элеменВыход элемента ПАМЯТЬ 45 соединен та И 44 - единичные сигналы, элементс одним из входов элемента 46 И и с одГУЛЯТЬ 45 срабатывает, сигналы наним из входов элемента ИЛИ 56, а эле- выходах элементов: И 46 - 1, НЕ 47-0,мента ПАМЯТЬ 54 - с входами элемен- ИЛИ 48 - О, НЕ 49 - 1, ИЛИ 56 1;та И 55, элемента.ИЛИ 56 и элемента в результате на первом входе силовогоНЕ 47. узла 60 появляется единичный сигналВыход элемента 46 И подан на вход 50 (что соответствует включению контакэлемента НЕ 47, выход которого соеди- тора хода "Вперед" ), который включаетнен с одним из входов элемента ИЛИ 48,электродвигатель 17 и машина движетдругой вход которого соединен с выходом ся к печи.элемента И 55. В процессе движения блок 14 подаетВыход элемента ИЛИ 48 соединен со единичный сигнал начала торможения,35входами элементов 49 НЕ и 57 И, на появляются сигналы на выходах элемендругой вход последнего подан сигнал с . тов НЕ 43 - О, И 44 - О, И 47 - О,выхода элемента 56 ИЛИ, на выходах элементов НЕ 47 - 1, наСигнал б (автоматика) подан на вхо- выходах элементов ИЛИ 48 - 1, НЕ 49-0,ды элементов 46 и 47 И.40И 57 - 1. На первом входе узла 60Выходные сигналы с элементов 49 НЕ появляется нулевой сигнал, а на второми 57 И поданы на вход узла 60 силового единичный, электродвигатель 17 перевоуправления, дится в режим торможения и мащина осВ простейшем случае узел 60 силового танавливается. Сигнал 4 становится равуправления содержит контакторы, обеспе-, ным нулю, на выходе элеме,о е элемента НЕ 51е иничный сигнал, который чивающие реверсивный режим включения появляется еди и отключения электродвигателяродвигателя 17 В сбрасывает элемент ПАМЯТЬ 45 и тем исходном состоянии сигналы .О 5 и Ь самым все элементы блока 16 устанави сигнал на выходе блока 14 торможе-. ливаются в исходное состояние, кромеНЕ 52 и 43 так как в перавны нулю а на выходе блока 15 элементов Н и , так50а 5 торможения - единице. ри этомП том на вы- реднем положении машины с блока 1 ходах элементов43 47 48 .и 51 сиг- торможения при ходе "Назад" теперь налы равны единице, на остальныхальных-нулю. поступает сигнал и на выходе элементаПри отключенно автоман й автоматике (сигнал . НЕ 52 сигнал равен. единице, а на вы) лементовходе элемента НЕ 43 сигнал равен нулю,55сигналы следующие:: И 46 - 0 НЕ 47-1 Совершаются операции опускания хо 3 ФИПИ 48-1, Н- 1 НЕ 49 - О, И 57 - О, бота, разжатия клещей, укладки заготовнными независимо ки на под печи и подъема хобота в верхОни сохраняются неизменными незот выходных сигналналов остальных элемен- нее положение.После этого, вновь появляется единичный сигнал с 3, который разрешаетдвижение машины фНазад".При этом снова сигналы на выходеэлементов ИЛИ 50 - 1, НЕ 51-0, 5И 53-1, после чего срабатывает элемент ПАМЯТЬ 54, Сигналы на выходеэлемента И 55-1, ИЛИ 48-1, НЕ 49-0,ИЛИ 56-1, И 57-1. На первом входеузла 60 сигнал равен нулю, на втором -единице, электродвигатель 17 реверсируется, машина движется назад,, В конечной части пути блок 15 торможения назад выдает единичный сигнална начало торможения машины (с учетомдлины вариационной части вновь подошедшей заготовки), сигналы на выходах элемента НЕ 52-0, элемента И 55-0,ИЛИ 48-0, И 57-0, НЕ 49-1. На пер-,вом входе узла 60 появляется единичный 0сигнал, на втором - нулевой, машина тормозится и останавливается в нужной координате для взятия очередной заготовки.При этом сигнал 4 становится равнымнулю, сигнал с выхода элемента НЕ 51сбрасывает элемент ПАМЯТЬ 54 в ис-ходное состояние, на выходе блока 14сигнал становится равным нулю и всеэлементы блока 16 управления приходятв исходное состояние. 30При необходимости запустить машинув режиме "полуавтоматике" оператор спульта нажатием кнопки 58 подает единичный сигнал Ь, который, воздействуяна элемент ИЛИ 50 аналогично сигналу 35с, разрешает машине совершить полныйюкл движения Вперед" и Назад".Узел формирования сигнала с 3 (разрешение движения) содержит .логическиеэлементы ИЛИ 61 (фиг. 4 нижняя схема), ПАМЯТЬ 62, ИЛИ 63, НЕ 64, И 65,ИЛИ 66, И 67, компаратор 68,с входными резисторами 69, 70, выпрямитель 71,выполненный на четырех диодах по мосто..вой схеме, связанный с электродвигателем 45машины тахогенератора 72, датчик 73,контролирующий поднятое положение хобота машины, одновибратор 74. Входы элемента И 61 соединены с выходами датчиков 9 и 10. Один из входов элемента 50ИЛИ 63 соединен с выходом датчика 18положения заготовки (датчики 9, 10 и18 см. на фиг. 1), на другой его входподан выход элемента 65 И, входы кб-торого соединены с выходом датчика 10 55переднего положения машины, с датчиком73 поднятого положения хобота и с выходом элемента 64 НЕ. Выход тахогеиератора подан на выпрямитель, выход которого соединен с одним из входов компаратора 68, а на другой его вход поданонебольшое напряжение смешения 0 с. Выход компаратора 68 соединен с входамиэлемента НЕ 64 и элемента ИЛИ 66, навторой вход которого подан сигнал с выхода элемента ПАМЯТЬ 62. Запускающийвход элемента ПАМЯТЬ 62 связан с выходом элемента ИЛИ 63, сбрасываюшийвход - с выходом одновибратора 74, входкоторого соединен с выходом элементаИЛИ 61. Выход элемента ИЛИ 66 связанс одним из входов элемента И 67, другой вход которого соединен с датчиком 73поднятого положения хобота. Сигналявляетсявыходом элемента 67 И. Навыходе тахогенератора 72 и выпрямителя 71 - нулевой сигнал. Напряжением Оскомпаратор 68 установлен в состояние,при котором на его выходе сигнал равеннулю.На выходах датчиков исходного 9 ипереднего 10 положения машины сигна-лы равны соответственно 1 и О. На выходе датчика 73 .поднятого положенияхобота сигнал равен 1, на выходе .датчика 18 наличия заготовки - О.На выходах элементов ИЛИ 61 и НЕ 64сигнал равен 1, на выходах элементовПАМЯТЬ 62, ИЛИ 63, И 65, ИЛИ 66,одновибратор 74-0. В результате ситснал О, формируемый на выходе элемента И 67, равен нулю.При подходе очередной заготовки кдатчику 18 на выходе элемента ИЛИ 63 .появляется единичный сигнал. ЭлементПАМЯТЬ 62 срабатывает и на выходахэлементов ИЛИ 66 и И 67, устанавливается единичный сигнал, т. е. появляется единичный сигнал б,Загрузочная машина, получив разрешение на движение, разгоняется. Напряжение с тахогенератора 72 через выпрямитель 71:поступает на вход компаратора 68. Последний срабатываети на его выходе устанавливается единичный сигнал, а на выходе элемента 64НЕ - нулевой. При этом выходной сигнал б остается неизменным,Затем загрузочная машина перемещается к кольцевой печи. При этом сигнал .с датчика 9 исчезает и через некотороевремя появляется единичный сигнал навыходе датчика 10, В результате на выходе элемента ИЛИ 61 формируется импульс, по заднему фронту которого запускается одновибратор 74 и вырабаты86 вает единичный импульс, сбрасываюший можение электродвигателя. На выходах элемент ПАМЯТЬ 62, При.этом на вы- компаратора 68 и элемента ИЛИ 66 усходе элемента ИЛИ 66 остается единич- танавливаются нулевые сигналы, сигнал ный сигнал (на выходе компаратора 68 б исчезает. Клеши 8 захватывают очеединичный сигнал) и сигнал с также ра-% редную заготовку, которая за время двивен единице, жения машины в печь подошла к стациоПо истечении выдержки времени парному упору, хобот поднимается, после на торможение электродвигатель тормо- чего механизмы и схема приходят в исзится, а хобот опускается, При этом ком-ходное состояние.паратор 68 устанавливается в исходное 0 Использование предлагаемого устрой- состояние на его выходе сигнал равен ства позволяет повысить производитель- нулю), а единичный сигнал с выхода дат- ность и ритмичность работы загрузочной чика 73 поднятого положения хобота ис- машины в автоматическом режиме, исключезает. При этом за счет инерпионности чить перекосы заготовок в клешевом электропривода компаратор 68 срабаты-зажиме и повысить надежность работы вает позже датчика 73. В результате на оборудования.выходе элемента 65 остается сигнал формула изобретения 15 92643 равный нулю, а сигнал с исчезает, т, е.становится равным нулю. После укладки заготовкина под печи хобот поднимается 20 и на выходе датчика 73 вновь появляется единичный сигнал. На выходе элементов И 65, а затем ИЛИ 63, устанавливаются единичные сигналы. Элемент ПАМЯТЬ 62 срабатывает и на выходе 2 элемента ИЛИ 66 появляется единичный сигнал. В результате сигнал с вновь становится равным единице.Загрузочная машина 6 перемещается в исходное (заднее ) положение, При этом 30 на выходе компаратора 68 вновь появляется единичный сигнал, устанавливаюшийнулевые сигналы на выходах элементов И 65 и ИЛИ 63. Также, как при движе нии вперед, за счет исчезновения сигнала З. датчика 10 и появления сигнала датчика 9, срабатывает одновибратор 74, сбрасывающий элемент ПАМЯТЬ 62. По сиг- . налу датчика 9 формируется выдержка временина торможение по подходе 40 машины к исходному положению, по истечении которой подается команда на торУстройство автоматического управления электродвигателем перемешения загрузочной машины, содержащее датчикиположения машины, каждый из которыхсоединен с соответствуюшим блоком торможения, выходы которых подключенык входам блока управления электродвигателем, задатчик начала торможенияэлектродвигателя при ходе машины вперед(к печи), выход которого подключен ксоответствующему блоку торможения,отличающееся тем,что,спвлью повышения производительности машины, оно дополнительно содержит измеритель длины заготовки, выход которого соединен с входом соответствующегоблока торможения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Озоль В. ЛМарцинчик ф. Б.Механизация и автоматизация трубныхцехов. М., "Металлургия, 1964,с, 27-36.