Устройство для программной закалки изделий

ректор Н Ко Под Тираж 530 ое ри ГКНТ СССР Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Заказ 7037/2ВНИИПИ Государств1 ного комитета)35, Москва, Ж изобретениям Раушская на открытия д. 4/5Изобретение относится к техникезакалки иэделий, например валов в ба -ках с жидкостью (вода, масло), иможет быть использовано н металлур 5гической промышленности,Цель изобретения - повышение качества закалки изделий.На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства для программной закалки изделий; на фиг. 2 приведенасхема счетчика подстуживания, нафиг. 3 - схема эадатчика температуры; на фиг, 4 - схема формирователя,на фиг, 5 - схема запоминающего блока; на фиг. б - схема блока раздвоения, на фиг. 7 - схемайрограмматора на фиг. 8 - схема программногоблока; на фиг. 9 - схема датчика обнаружения детали, на фиг. 10 - схема 20регулятора.Устройство для программной закалки изделий (фиг.1) содержит подъемный механизм 1, датчик 2 обнаружения детали, измеритель 3 температуры, водяной .бак 4, устройство 5 подачи сжатого ноздуха, задатчик б температуры, программный блок 7, регулятор 8, счетчик 9 времени подстуживания. Счетчик 9 подстуживания (фиг.2)состоит из схем 10-13 кодированиясистемы реверсивных счетчиков 14,схемы И-НЕ 15 триггеров 16-18 схе 5мы И-НЕ 19, 20, схемы И 2.1, генератора 22 импульсов, схемы И-НЕ 23,24, схемы И 25, схемы И-НЕ 26-28,триггера 29, схемы И-НЕ 30, триггера 31,Задатчик 6 температуры (фиг, 3)состоит иэ ключа 32, усилителей 33и 34, ключей 35 и 36, усилителя 37,генератора 38, схем И-НЕ 39-42, формирователя 43, ключа 44, коммутатора 45, ключа 46, генератора 47 пилообразного напряжения, запоминающегоблока 48 у схемы И-НЕ 49, формирователя 50, триггера 51, счетчика 52,дешифратора 53, схем И-НЕ. 54, 55,50схемы ИЛИ 56, схемы 57 раздвоения,счетчика 58, усилителя 59, схемыИ-НЕ 60, формирователя 61, схемыИЛИ 62, одновибратора 63, схем И-НЕ64, 65, программатора 66,Формирователи 43, 50, 61 (фиг.4)55состоят иэ тригера 67 и схемы И -НЕ 68.Запоминающий, блок 48 (фиг. 5) состоит из системы счетчиков 69, схемы И-НЕ 70, счетчиков 71, триггера 72,схемы И-НЕ 73.Схема 57 раздвоения (фиг, 6) состоит иэ генератора 74, триггеров 75,схем И-НЕ 76, 77, триггеров 78, 79,схем И-НЕ 80-82,Программатор бб (фиг. 7) состоитиз схем И-НЕ 83-86, мультиплексоров 87, реверсивного счетчика 88,схем И-НЕ 89, 90, одновибратора 91.Программный блок 7 (фиг. 8) состоит из системы реверсивных счетчиков 92, схемы И 93, триггеров 94 и95, схемы И 96, блока 97 пересчета,схемы И-НЕ 98, схемы И 99, счетчика100, дешифратора 101, схемы И 02схем ИЛИ 103, 104, схем И-НЕ 105-107,триггера 108, схем И-НЕ 109-112, счетчика 113, схем И - НЕ 114-116, счетчиков 117 и 118, схемы ИЛИ 119, схемы И 120, схемы И-НЕ 121, триггера122, схемы И 123, схемы ИЛИ 124.Датчик 2 обнаружения детали(фиг, 9) состоит из датчика типаТДР 13 усилителей 125-127 постоянного тока, триггера 1 28, счетчика129, схем И-НЕ 130,131 транзисторов Т, Т 2, диодо. Д 1, Д 2 и резисторов.Регулятор 8 (фиг. 10) состоит изтриггера 132, схемы ИЛИ 1 33, усилителя 134, одновибраторов 135, 136,схемы ИЛИ 137, усилителя 138, схемы И-НЕ 139, триггера 140, схемыИ-НЕ 141, усилителя 42, триггера143, схемы И-НЕ 144, контакторов К 1,К 2, КЗ, В. Н. В качестве измерителя 3 температуры может быть использован например, пирометр ФЭПс стандартным усилителем.Устройство работает следующим образом.Перед началом закалки на переключателях устанавливают необходимые выдержки времени для операций подстуживания, ньдержка в воде первая, в воздухе первая, вьдержка в воде вторая и т,д вьдержка в масле, количество купаний. Все вьдержки известны и определены технологической программой закалки данных иэделий и соответст - нуют идеальному технологическому процессу. Включается питание схемы, и нсе триггеры и счетчики устанавливаются в "0" состояние. Изделие извлекается из печи, оператор нажимаеткнопку К в счетчике 9 подстужива -ния, и цачинаетсл отсчет вьдержки времени операции подстуживания, которая обычно длительная, поэтому садка с изделиями может быть повешена в специальном месте цеха. За некоторое время до окончания операции подстуживания машинист крана подводит садку с изделиями и помещает ее над баком, Далее процесс идет автоматически. По окончании подстуживания подается сигнал в регулятор 8, который включает подъемный механизм 1, начинается опускание изделия в воду и через определенное время двигатель останавливается. При прохождении садки в бак садка перекрывает поток сжатого воздуха, подаваемого установкой сжатого воздуха 5, и срабатывает датчик 2 обнаружения детали. При этом эадатчик температуры формирует 2 импульсных сигнала, по первому сигналу производится запись числа, соответствующего первой вьдержке времени в воде, в счетчике 92 программ,ного блока 7, а по второму сигналу происходит запись числа, соответствующего первой вьдержке времени в .воздухе, в программатор 66 задатчика 6 температуры. Программный блок 7 . наинает отсчитывать выдержку временив "воде первой". По окончании этой выдержки подается сигнал с блока 7 в регулятор 8, по которому происходит реверс двигателя подъемного меха. низма, Садка с изделиями извлекается из,бака и через определенное время останавливается, Деталь при подъеме перекрывает струю сжатого воздуха, срабатывает датчик обнаружения детали, а также измеритель 3 температуры замеряет:температуру детали, вышедшей из бака,Сигнал с датчика обнаружения детали вновь преобразуется в два,импульса: по первому идет запись всчетчики 92 программного блока 7,вьдержка в "воздухе первом", а повторому - запись сигнала коррекциив программатор,Сигнал коррекции образуетсяследующим образом. Сигнал, пропорциональный текущей температуре, сравнивается в задатчике 6 температурыс опорным (пропорциональным заданной температуре изделия). Опреде. ляется разность (Б, - Ц ) и знак разности. Эта разность преобразуется в длительность импульса, котораязаполняется частотой задающего генератора и считается счетчиком. В зави 5симости от знака разности это число поступает либо на суммирующий,либо на вычитающий входы счетчика 88в программаторе 66 и запись производится по второму импульсу. Таким образом, в следующую выдержку "водавторая" введена коррекция, в зависимости от действительной температурыизделия.По окончании вьдержки времени"воздух второй" подается сигнал сблока 7 в регулятор 8, по которомувновь происходит опускание садки вбак, Вновь срабатывает датчик 2обнаружения, формируются два управляющих импульса и т.д, По каждомучетному срабатыванию датчика обнаружения детали производится определение и ввод корректирующего сигнала.25 В программном блоке считается количество купаний и когда разностьмежду заданным количеством купаний идействительным равна "1" начинаетсяследующая стадия технологическогопроцесса - перенос". Садка с изделиями также по сигналу с блока 7 извлекается на воздух и машинист крана перемещает садку к масляному баку.По окончании операции "переносн регу 35лятор 8 годает сигнал в блоки иэделие опускается в масло. По окончании операции закалки в масле блок 7выдает сигнал в регулятор 8 и подьемный механизм извлекает садку с иэделиями. Процесс заканчивается, Система имеет выходные сигналы, необходимые для организации табло Й для регистрации процесса.Счетчик 9 подстуживания (Фиг. 2)работает следующим образом,При включении питания происходитобнуление всех триггеров и счетчиков.В схемах кодирования происходит преобразование десятичного числа в дво-,ичное, Необходимое число набираетсяна переключателе (например, число 5)когда движок переключателя подключает пятьп, контакт к общему проводу, при этом на выходе схем 10 12,55Имеется "1", а на. выходе схем1,13 - "0", т. е. на выходе схемы кодирования получается двоичное число0101. На четырех переключателяхсчетчика набирается необходимое чис14511 ло, соответствующее длительностиподстуживания (точность +1 с)При закалке садки с изделияминажимается кнопка КН, триггер 6устанавливается в "1 . При этом триг 11 1 5гер 17 и схема 15 формируют импульс,который поступает на установочныйС-вход всех счетчиков 14 и происходит занесение информации в счетчики 14 по В-входам, Кроме того открывается схема 23 и сигналы с генератора 22 с частотой 1 Гц черезсхему 23 поступают на вычитающийвход счетчика 14. Начинается описывание информации, занесенной в счетчики 14, Когда информация полностьюсосчитается (счетчики обнулены), срабатывают схемы обнаружения нуля,состоящие из схем И-НЕ 20 и схем И21 и на выходе схемы 2 имеется нулевой импульс, который поступает навход Я триггера 29 и на первом выходе схемы 30 появляется серия импульсов с частотой 1 Гц, идущая в программный блок 7.Кроме того, импульс с выхода схемы 27 поступает на обнуление триггера 16, закрывается схема 23 ипрекращается счет импульсов счетчи- Зрка 14.На схемах триггер 18 схемы 19,24, 25, 26 собран блок пересчета,управляющий счетчиком 14 (десяткисекунд), После обнуления этого счетчика следующим числом, появляющимсяна его выходах, должно быть число0101 (пять),За 50 с до окончания выдержки подстуживания срабатывает схема 28 и 40триггер 31 и подается сигнал на включение сирены. Триггер 31 сбрасывается в "0" при срабатывании триггера29. С выходов триггеров 16, 31 можетбыть взят сигнал для управления таб бло,Задатчик 6 температуры (фиг, 3) работает следующим образом.Задатчик должен определить численное значение температурной добавки и внести ее в программаторы 66, в результате чего корректируется выдержка времени при закалке в воде.Счетчик 52 считает импульсы, приходящие с датчика 2 обнаружения детали, Дешифратор 53 дешифрирует состояние счетчика 52. Все нечетные выходы дешифратора 53 поступают на схе 75 6му 54, все четные выходы - на схему .49. Выходной сигнал схемы 49 открывает клячи 32 и 44 и схемы 64, 65. Кроме того, импульсы с выходом схем 49 и 54 формируются в формирователь 50, суммируются на схеме 56 и поступают на схему 57 раздвоения. На выходе схемы 57 каждый входной импульс раздваивается, а счетчик 56 выделя-. ет первый и второй импульсы. Первый импульс идет в программный блок для занесения информации в счетчики, а второй импульс, задерживаясь в одно - вибраторе 63, идет на запись в программаторе числа, соответствующего следующей выдержке. Кроме того, этот же импульс сбрасывает счетчик 58. Первый же импульс поступает также через триггер 51 на управление ключевым коммутатором 45.Таким образом, каждый четный импульс с датчика обнаружения детали открывает ключи 32 и 44, схемы И 55, 64, 65.В результате на обоих входах усилителя 33 появляются сигналы, соответствующие текущей температуре и опорной (заданной) температуре.На выходе усилителя 33 появляется сигнал, равный разности (11 , - Б ) х К, где К - коэффициент усиления,Кроме того, усилитель 59 определяет знак разности (11 - Бо ). В зависимости от знака включается либо ключ 35, либо 36, либо схемы 64 и 65, При этом корректирующий сигнал либо суммируется, либо вычитается в программаторе (фиг, 7).На усилителе 37 происходит сравнивание разностного сигнала с пилообразным напряжением с генератора 47 пилообразного напряжения. На выходе выделяется импульс длительностью, пропорциональной К Я 1 Б ол ) Этот импульс через схемы 42 и 43 сбрасывает триггер 51. Импульс с усилителя 37 заполняется импульсами с генератора 38 и поступает в запоминающий блок 48 (фиг, 5) Выходы блока 48 поступают на соответствующие входы схем 64 и 65, а далее в зависимости от того, какая схема открыта (это зависит от знака разности (Б, - Б , корректирующий сигнал поступает либо на вычитающий, либо на суммирующий входы программатора.1451 25 Каждый следующий счетный импульс, действующий на коммутатор 45. подключает к выходу коммутатора следующее по счету опорное напряжение (эти на 5 пряжения,известны и соответствуют температурам, задаваемым технологической программой на закалку данного типа изделий).МСхема формирователей 43, 50 и 61 10 представлена на фиг. 4. Входной сигнал поступает на Р вход триггера 67. На схеме 68 происходит выделение импульса длительностью, равной частоте синхронизации Е .15Запоминающий блок 48 представлен на фиг. 5. Входные импульсы (число их равно корректирующей добавке)поступают на счетный вход счетчиков69 (ИЕ) В этих счетчиках и запоминается информация, Счетчик десятковсчитает до 6. На выходе схемы 70появляется сигнал в случае, если на входах схемы 7, действуют две единицы. Этот сигнал сбрасывает счетчик десятков и поступает на счет счетчика сотен.Импульсом по третьему входу заносится информация в счетчики 71 и при подаче считывающих импульсов по вто рому входу на выходах ед. с, дес, с, ед. мин, дес.мин, появляется серия импульсов, число импульсовсоответствует записанной в счетчики 71 информации. 35Схема раздвоения 57 (на фиг, 6) позволяет получить две серии импульсов, разнесенных во времени. Входной сигнал поступает одновременно на Р- входы двух триггеров 78, 79, В результате на выходах схем 80 и 81 появляются 2 импульса, разнесенных во времени, которые суммируются в схеме 82. Таким образом, из одного входного им- . пульса на выходе появляются два им пульса.Подобная схема программаторов 66 приведена на фиг. 7.На схемах 83-86 производится кодирование десятичного числа в двоичное, 50 Мультиплексор 87 по сигналам, поступающим по входам управления, коммутирует тот или иной вход на выход, В результате на выходах РО, Р 1, П 2, 03 мультиплексоров (а это есть устано вочные П-входы реверсивного счетчика 88) задаются числа, выбранные на переключателях и определяющие выдержки времени "вода 1","воздух 1", "во 75 811да 2","воздух 2", "вода и", воздух п" одного и того же интервала (ед.с, дес. с, ед, мин, дес.мин).По сигналу по первому входу уста 4навливаются сигналы на выходах мультиплексоров и, кроме того, этот жесигнал, задержанный одновибратором91, открывает схемы 89 и 90 и производится коррекция содержимого счетчика 88 либо в сторону увеличения,либо уменьшения. Сигналы переполнения счетчика 88 поступают на поло 4жительные и отрицательные входы второго программатора 66 через суммирующую схему 62 (фиг. 3)Программный блок 7 (фиг. 8) работает следующим образом,Входными сигналами. являются сигналы с эадатчика 6 температуры, Этосигналы (из задатчика 6) несут информацию для записи в счетчики 92(вх. 1, , вх.4) сигнал записи, поступающий на счетные входы (вх. 5)Кроме того, входным сигналом являеТся сигнал с Е1 Гц из блока 9.С приходом первого импульса с Г1 Гц по вх.6 срабатывают схемы 93,96, триггеры 94, 95, вырабатываетсяимпульс, по которому происходит установка числа в счетчике 13.По сигналу на входе 5 происходитустановка числа в счетчик 92, соответствующего первой выдержке времени(вода 1). На вычитающий вход счетчика 92 поступают импульсы с Г = 1 Гц,Блок 97 пересчета работает так же,как и система, состоящая из триггера18 схем 19, 24-26 в счетчике 9 подстуживания.Когда информация в счетчиках 92полностью сосчитана, срабатывают схемы 98, 99 обнаружения нуля и на выходе схемы 102 появляется импульс.Этот импульс поступает на вход счетчика 10 и на выходе "1" дешифратора10 появляется нулевой сигнал, который поступает на схему ИЛИ 103 и навыходе схемы 103 появляется импульс,определяющий выдержку в воздухе.Этот же импульс через схему 119 поступает на выходе программного блока.На схемах 1 09-112 кодируется число, соответствующее количеству купаний. Это число заносится в счетчик113 по первому импульсу, пришедшему по шестому входу.Схемы 114 и 115 фиксируют момент,когда на выходе счетчика 13 число. "1", Счетчик 113 считает импульсы с выхода схемы 105 (соответствуют выдержке на воздухе). Если число на выходе счетчика 13 равно "1", то срабатывают схемы,114-11 6, появляется сигнал на выходе схемы 120, соответствующий технологической операции "перенос" и включаются счетчики 117.118, считающие длительность перено са (например, 45 с). По окончании этой выдержки времени срабатывает схема 121 и включается триггер 122, выдающий сигнал по выходу "масло". Сигнал с прямого выхода триггера 122 15 через схемы 123, 124 запрещает работу схемы 93, обнуляет триггер 94, а с инверсного выхода триггера 122 запрещает работу схем 120 и 105.Сигнал с выхода схемы 119 идет в 20 регулятор 8. При. единичном сигнале должен происходить подъем изделия, при нулевом сигнале - опускание иэделия еДатчик обнаружения детали со схемой включения приведен на фиг. 9.В качестве датчика использован,например, частотный датчик типа ТДР 13.Сигнал с датчика усиливается наусилителях 125, 126, а на усилителе З 0127 происходит преобразование пачкиимпульсов в один, Импульс,.через триггер 128 поступает на выход. Система:счетчик 129, схемы 130, 131 - служит для предотвращения ложного срабатыва- З 5ния датчика, Возвращение триггерав исходное состояние произойдет через некоторое время, например в схеме через 10 с. За это время уже всепереходные процессы, могущие вызвать 40ложное срабатывание,.закончились.Регулятор 8 (фиг. 10) работаетследующим образом.Сигнал по первому входу, пришедший со счетчика подстуживания, фиксирует момент окончания стадии подстуживания. Включается триггер 132,срабатывает схема 133, усилитель134 и К 1, Кроме того, через цепь:одновибратор 135, схема 137, усилитель 138 - включается КЗ. Приэтом включается конпактор В и разгоняется двигатель подъемного механизма либо в функции времени, либо в функции тока. Изделие опускается в бак. 55Через определенное время одновибратор 135 возвращается в исходноесостояние и отключается КЗ и В. Двигатель тормозится, Когда идет сигнал по второму входу, производит сброс триггера 132 в "0", а также включение К 2, КЗ и Н, Происходит реверс двигателя, разгон по определенному закону и подъем изделия. Одно- вибратор 136 возвращается в исходное и отпускает КЗ, двигатель останавливается.Триггер 143 запрещает работу схемы 144 до тех пор, пока не придет сигнал по первому входу.Устройство для программной закалки имеет новые блоки и связи - измеритель температуры, .задатчик температуры, установку сжатого воздуха, позволяет повысить точность проведения технологического процесса закалки за счет сигнала коррекции по температуре. Установка сжатого воздуха обеспечивает канал через слой водяного пйра, который обязательно появляется при погружении нагретой детали в бак с водой. Канал позволяет получить четкое срабатывание датчика обнаружения детали а также получить достоверные данные о температуре детали, Без канала иэ-за меняющегося коэффициента пропускания промежуточной среды (парового облака) показания пирометра недостоверны, а следовательно, сигнал коррекции неточный,Все сечения изделия охлаждаются до одной и той же строго определенной температуры, зависящей от времени выдержки в воде, воздухе и масле, структуре конструкционного материала становится более однородной и обеспечивается высокое качество закалки изделий. Формула изобретенияУстройство для программной закалки изделий, содержащее подъемный механизм, датчик обнаружения детали, регулятор, выд трог соединен с входом подъемного механизма, программный блок, выход которого соединен с первым входом регулятора, счетчик времени подстуживания, первый выход которого соединен с шестым входом программного блока, а второй выход - с вторым входом регулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения качества закалки изделий, оно дополнительно содержит установку сжатого воздуха, измеритель температуры, задатчик темпера 12111451175туры, пять выходов которого соедине- ны с соответствующими входами программного блока, выход датчика обнаружения детали соединен с вторым5 входом задатчика температуры, выход измерителя температуры подсоединен к первому входу задатчика темперачтуры,