Устройство для программной закалки длинномерных изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК э а 3(59 С 21 Э 11 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Пермский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 749918, кл. С 21 Э 1/62 1979.:(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОЙЗИИЛКИ ДЛИННОИЕРНЦХ ИЗДЕЛИЙ, содер- .жащее подъемный механизм, импульсныйдатчик перемещения, счетчик импульсов, программный блок частоты, рЕ"версивный счетчик, регулятор скорости, соединейныРсподъемныммеханизмом, причем выход подъемного механизма через импульсный датчик перемещения соединен с первым входомсчетчика импульсов и с вычитающимвходом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подсоединен квыходу программного блока частоты,первый вход программного блока частоты соединен с первым выходом счетчика Импульсов, а выход реверсивного счетчика подсоединен к входу регулятора скорости, о т.л н ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повьаа ния качества закалки изделий сложной конфигурации, в него введены счетчик дотяжкн и блок времени, причем первый вход счетчика дотяжки.соединен с выходом импульсного датчика пере" мещения, второй вход - с вторым входом счетчика импульсов, а третий вход подсоедийен к выходу блока времени, первый выход счетчика дотяжки соединен с вторым входом программного блока частоты; а второй выход - с третьим входом программно- го блока частоты и с первым входом блока времени, выход которогО соеди" нен с четвертым входом программного блока частоты и с вторым входом счетчика импульсов, третий выход которого подсоединен к к. -входу Я реверсивного счетчика, а четвертый выход счетчика импульсов соединен .с вторым Входом бЛока времени.Изобретение относится к техникезакалки длинномерных иэделий, например труб, валов переменных сеченийв баке с жидкостью, и может бытьспользовано в металлургической имышленности.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для программной закалки. Вэтом устройстве с целью получениянеобходимой степени закалки по высоте эакаливаемого изделия, имеюще-го переменную конусность,использованы импульсный датчик перемещения,сигнал которого через счетчик импульсов переключает программный 15блок частоты, кроме того выход импульсного датчика перемещения поступает на один из входов реверсивногосчетчика, на второй вход которогопоступает сигнал с программного блока частоты. Раэностный сигнал навыходе реверсивного счетчика управляет регулятором скорости. Регуляторскорости соединен с подъемным устройством,выход которого соединен свходом импульсного датчика перемещения,Применение в этой схеме счетчикаимпульсов, на вход которого поступают сигналы с имПульсного датчика перемещения, а выходной сигнал счетчи 30ка импульсов управляет программнымблоком частоты, позволило повыситьточность поддержания заданного режима закалки за счет точного заданиятехнологической программы извлеченияизделий Ц,Устройство позволяет качественнопроводить закалку изделий, имеющихтолько конические участки. Если жеиэделие содержит цилиндрические 40участки, то при закалке их с помощьюприведенного устройства получаетсянедопустимая небднородность конструкционного материала изделий, а значитзаниженные Физико-механические характеристики. Для получения нужныхсвойств цилиндрические участки иэделий необходимо извлекать с максимальной скоростью, Если и следующийучасток тоже цилиндрический, то необходимо выдержать изделие некотороевремя в эакалочной жидкости, а затемпровести подъем следующего участкас максимальной скоростью. Так какдлинномерные изделия имеют большуюмассу, то мгновенно остановить их назаданном уровне невозможно. Поэтомуцелесообразно при извлечении цилиндрического участка вначале вестиподъем на максимальной скорости,затем резкоизменить скорость в 60сторону уменьшения , после чего наложить механические тормоза на двигатель подъемной установки и выдержать изделие на этом уровне определенное время. 65 Такой алгоритм работы невозможноосуществить с помощью указанногоустройства,Целью изобретения является повышение качества закалки изделий сложнойконфигурации.Эта цель достигается тем, что вустройство для программной закалкидлинномерных изделий, содержащееподъемный механизм, импульсный датчик перемещения, счетчик импульсов,программный блок частоты, реверсивныйсчетчик, регулятор скорости, соединенный с подъемным механизмом, причемвыход подъемного механизма черезимпульсный датчик перемещения соединенс первым входом счетчика импульсов и с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подсоединен к выходу программногоблока частоты, первый вход программного блока частоты соединен с первымвыходом счетчика импульсов, а выходреверсивного счетчика подсоединен квходу регулятора скорости, введенысчетчик дотяжки и блок времени, первый вход счетчика дотяжки соединенс выходом импульсного датчика перемещения, второй вход - с вторым входом счетчика импульсов, а третий входподключен к выходу блока времени,первый выход счетчика дотяжки соединен с вторым входом программногоблока частоты, а второй выход - стретьим входом программного блокачастоты и с первым входом блока вре,мени, выход которого соединен счетвертым входом программного блокачастоты и с вторым входом счетчикаимпульсов, третий выход которогоподсоединен к-Входу реверсивногосчетчика, а четвертый выход счетчика импульсов соединен с вторым входом блока времени.на Фиг.1 приведена структурнаясхема устройства для программнойзакалки длинномерных изделий; наФнг. 2 - структурная схема счетчикаимпульсов; на Фиг.З - структурнаясхема программного блока частоты; .на Фиг, 4 - структурная схема счетчика дотяжки; на фиг. 5 - структурная схема блока времени.Устройство для программной закалки длинномерных изделий содержитподъемный механизм 1, импульсныйдатчик 2 перемещения, счетчик 3 импульсов, программный блок 4 частоты,реверсивный счетчик 5, регулятор бскорости счетчик 7 дотяжки, блок 8времени.Импульсный датчик 2 перемещенияможет быть, например,.индуктивным,работающим на срыве генерации припрохождении над магнитной системойдатчика зубьев зубчатого колеса, связанного с валом двигателя подъемногомеханизма. Число зубьев колеса определяется требуемой точностью замераперемещийя.Счетчик 3 импульсов фиг.21 представляет собой две схемы И 9 и 10,систему реверсивных счетчиков 11схемы ИЕ) с дешифраторами 12(,схемы ИД-З), коммутатор 13, схемы14 и 15 совпадения схемы И , схемы16 и 17 суммирования, (схемы ЙЛИ)триггер 12, набор ключей К, триггер17 и 18 установки "0", 10При включении питания с выдержкойвремени срабатывает триггер 19,представляющий триггер Шмидта с большой емкостью на входе. При зарядкеемкости до определенной величины 15срабатыЬает триггер Шмидта и этот импульс является установочным для всехсчетчиков и триггеров счетчика 3.Вначале при опускании изделиясчетчики 11 работают в режиме суммирования, который устанавливаетсяпри включении питания системы. Импульс с триггера 19 устанавливаетсчетчики 11 и триггер 18 в "0". Приэтом открывается схема 9, и импульсыдатчика перем.щейия.поступают насуммирующие входы счетчиков 11, Выходы счетчиков 11 соединены с соответствующими входами дешифраторов12, выходы которых поступают в ком,мутатор 13. На схемах 14 совпадения З 0набираются числа, соответствующиедлине изделия. Число, набранное насхеме 14 крайней слева, соответствует полному погружению, разность чисел, набранных на соседних схемах З 514 соответствует длине участка изделия с постоянной,конусностью илицилиндрического участка. При опускании иэделия все схемы 14, кромекрайней слева, закрыты,.уровнем "0" 40с прямого выхода триггера 18, и толвко при приходе импульса по входу 2срабатывает триггер 18, разрешаетсяработа схем 14 крайней слева, а счетчики 11 переключаются на режим вычитания, так как открывается схема 10,и закрывается схема 9. Импульс повходу А приходит иэ блока времени,который запускается при срабатываниисхемы 14 крайней слева. Кроме того,при срабатывании триггера 18 появляется импульс на выходе Б, которыйразрешает работу реверсивного счетчика 5,Если длинномерное изделие содержит .цилиндрические участки, то включают 55ся ключи К, соответствующие порядковому, номеру цилиндрического участкаи, следовательно, разрешается работасоответствующей схемы 15 совпадения.Таким образом, на выходе схемы 6017 суммирования появляются импульсытолько в случае извлечения цилиндрического участка изделия. На выходесхемы 16 суммирования число импульсов соответствует числу участков длинномерного изделия как цилиндрических, так и с постоянной конусностью.Программный блок 4 частоты фиг.З)состоит иэ генератора 20, системысчетчиков 21, делителя 22, дешифраторов 23, коммутаторов 24, триггера 25установки "0", счетчики 26 участков,дешифратора 27 участков, схем 28,1,28,3, 28,3 и 29 совпадения (схемы Й,триггеров 30 и 31, инверторов 32 и 33,схем 34 и 35 суммирования схемыИЛИ) .В коммутаторе 24 и схемах 28,1 ++28,П совпадения набираются коэффициенты, на которые должна делиться частота генератора 20.Импульсы с первого выхода счетчикаимпульсов поступают на вход 13 всчетчик 26 участков. При приходе первого импульса в счетчик участков появляется единичный уровень на первомвыходе дешифратора 27. Однако схемы28 схеьы И) заперты еще и нулевымуровнем триггера, который переключится только при поступлении импульса по входу Г.После переключения триггера разрешена работа первой схемы 28,1 совпадения, а все остальные схеию 28 заперты, так как единичный сигнал только на первом выходе дешнфратора 27.Если, например, на схеме 28,1 на-брано число 100, то на выходе схем34 ИЛИ появляется каждый сотый импульс, поступающий с генератора 20,т.е, частота генератора 20 делитсяна 100. Этот же импульс со схемы 34сбрасывает счетчики 21. в "0",При приходе второго импульса всчетчик. участков, появляется: единичный уровень на втором выходе дешифратора 27 и открывается вторая схема28,2 совпадения. Частота генератора20 делится на число, записанное всхеме 28,2.Импульсы со схемы 34 поступаютна триггер 31 и если разрешена работа триггера 31 уровнем с инвертора 32, то на выходе схемы 35 суммирования появляется сигнал с определенной частотой следования импульсов.При поступлении на вход Д единичного уровня со второго выхода счетчика дотяжки, инвентор 32 запрещаетработу триггера 31,Открывается схема29 совпадения, если по входу Е идетнулевой сигнал. На один из входовсхемы 29 подается сигнал с низкойчастотой следования импульсов, снимаемой с делителя 22. Значение частоты подбирается опытным путем, чтобыобеспечить точный останов иэделияна заданном уровне.На выходе схем 29 и 35 появляетсясигнал с частотой дотяжки, которыйпродолжается до тех пор, пока навход Е не придет единичный уровеньсо второго выхода счетчика дотяжки,который через ннвертор, 33 запретитработу схемы 29. С, выхода схемы 35пойдет нулевая частота, вызывающаяналожение механических тормозов.При появлении нулевых уровней повходам Д и Е запрещается работа схемы 29 и разрешается работа триггера32, Программный блок частоты выдаетсигнал с требуемой на заданном участке частотой следования импульсов.Счетчик 5 реверсивный, собранный,например на схемах ИЕ. На суммирующий вход счетчика поступают импульсыс программного блока 4 частоты и навычитающий вход, - сигнал с импульсно го датчика 2 перемещения. По установочному 0 -входу счетчик управляетсясчетчиком 3 импульсов.Регулятор 6 состоит иэ несколькимтиристорных коммутаторов, при включе нии каждого из них шунтируется та илииная часть сопротивления, включенного в роторную цепь двигателя. В зависимости от числа на выходе счетчика5 включается определенный коммутатор.25Счетчик 7 дотяжки фиг.4) состоитиз триггера 36 установки "0", схемы37 суммирования ИЛИ), 85 -триггеров38 и 39, схемы 40 совпадения, счетчика 41 дешифратора 42,Счетчик дотяжки работает толькопри извлечении цилиндрической частидлинномерного изделия. Вначале этотучасток вынимается с максимальнойскоростью, а затем на определеннойдлине участка (длина рассчитываетсяаналитически ) скорость вытяжки резкауменьшается, и через определенноевремя устанавливается нулевая скорость, что является сигналом на наложение механических тормозов. 40С приходом на вход Ж сигнала совторого выхода счетчика 3 импульсовтриггер 38 устайавливается в "1" иразрешает работу схемы 40 (схема И),и на вход счетчика 41 поступают импульсы с датчика 2 перемещения. Принаборе счетчиком 41 определенногочисла дешифратор устанавливаеттриггер 39 в "1",Таким образом, единичный уровеньна выходе Ж с счетчика дотяжки поступает через определенное время по отношению к сигналу на выходе 34,Сброс счетчика дотяжки производится по сигналу, поступаемому навход Е с выхода блока времени.Блок 8 времени фиг.5) состоитиз кварцевого генератора 43, делителя 44, схем 45, 46.1 и 46.2 совпадения, счетчика 47, инвентора 48, де- ,бО шифратора 49, схем 50 - 52 суммирова-.ния схемы ИЛИ) счетчика 53 интервалов, дешифратора 54 интервалов, коммутатора 55, триггера 56 установки "0", Кб -триггера 57, 65 Беэ входных сигналов схема 45 совпадения закрыта и через инвертор 48сбрасывается счетчик 47. При включении питания возбуждается кварцевыйгенератор 43 и на выходе делителя 44появляется сигнал с частотой, равной1 Гц. При поступлении импульса повходу И (импульс с выхоДа 4 блока 3срабатывает триггер 57 и через схему50 появится сигнал на входе счетчика53 интервалов. Разрешается работасхемы 45 совпадения и счетчика 47,который начинает считать временнойинтервал. Кроме того, на первом выходе дешифратора 54 появляется единичный уровень, и открывается схема46,1 совпадения.В коммутаторе 55 и схемах 46.1,46,2 совпадения набираются числа,соответствующие определенным временным интервалам (время, в течение ко"торого наложены механические тормоза). При наборе счетчиком 47 числа,записанного в схеме 46.1, появляетсяимпульс на выходе схемы 52, которыйсбрасывает триггер 57 через схему 51и кроме того, является выходным дляблока времени. Этот сигнал поступаетна вход 2 блока 3,При сбросе триггера 57 запрещаетсяработа схемы 45 и обнуляется счетчик 47.Следующие единичные уровни поступают только по входу 1. При приходесигнала появляется единичный уровеньна втором выходе дешифратора 54, открывается схема 46.2 совпадения. Принаборе счетчиком 47 числа, записанного в схеме 46.2 появляется импульсна выходе схемы 52, который являетсяимпульсом сброса для счетчика дотяжки блок 7 . При сбросе счетчика дотяжки на входе 1 блока времени появляется нулевой уровень, запрещаетсяработа схемы 45, и обнуляется счетчик 47 и т,д,Устройство работает следующим образом.Сборка длинномерных изделий, имеющих как цилиндрические, так и конические участки, устанавливается перед закалкой на некоторый, заранееопределенный, уровень над эакалочнымбаком и включается питание всей системы. При этом все счетчики и триггеры в системе устанавливаются в нулевое состояние, Счетчик 3 импульсоввключается на режим суммирования,работа реверсивного счетчика 5, счетчика 7 дотяжки и программного блока 4частоты запрещена,далее нагретые иэделия опускаются вбак с жидкостью подъемным механизмом 1. Сигнал с импульсного датчика 2 перемещения поступает на суммирующий вход счетчика 3 импульсов.Полное опускание изделий в бак фиксируется в счетчике 3, Подъемный механизм 1 останавливается оператороми далее процесс извлечения ведетсяавтоматически. После полного опускания на четвертом выходе блока 3 появляется сигнал и включается блок 8времени, Отсчитав первую выдержкувремени блок времени выдает сигнал,который переключает реверсивный счетчик 3 на режим вычитания, разрешаетработу программного блокачастотыи реверсивного счетчика 5 и счетчика О7 дотяжкн,.Программный блок 4 частоты выдаетсигнал задания с частотой, соответствующей скорости извлечения изделиядо уровня зеркала воды обычно это Бмаксимальная скорость) . С выхода блока 4 сигнал задания поступает на фсуммирующий вход реверсивного счетчика 5, а с выхода счетчика 5 - навход регулятора б скорости управляю Ощего подъемным механизмом 1. Двигатель начинает разгоняться и поднимеет сборку изделий. При подъеме сигнал с датчика 2 поступает на блок 3и на вычитающий вход счетчика 5.Число на выходе реверсивного счетчика 5 поступает на регулятор б и устанавливается заданная скорость подьема.По мере извлечения сборки изделийиэ эакалочного бака в блоке 3 изменяется информация. В зависимостиот- набранной программы, которая опре"деляет места изменения конусности наконических участках или места изменения сечения на цилиндрических участ- З 5ках, реверсивный счетчик 3 выдаетсигналы на переключение частоты задания блока 4, который, воздействуяна счетчик 5, а последйий на регулятор б, изменяет скорость подъема 40сборки изделий.При изменении текущей скорости,изменяется частота сигналов с датчика 2, поступающая на вычитающий входреверсивного счетчика 5, и на выходе.45счетчика 5 устанавливается число,определяющее новую скорость подъема.Если же изделие имеет цилиндрические участки, то эти участки необходимо извлекать с максимальной скоростью( т,е., за минимально возможное время )а затем обеспечить точный останов вместе изменения сечения и выдержатьиэделие в этом положении определенноевремя, При этом обеспечивается наилучшая структура конструкционногоматериала изделия. Минимальное времяизвлечения с точным остановом в нуж-ном месте можно получить следующимобразом, Вначале извлечение изделияведется с максимально возможной скоростью, а затем на определенной длине(длинарассчитывается аналитически сиспользованием теории оптимальныхсистем) снизить скорость до минимумаскорость дотяжки с последующим наложением механических тормозов.Если, например,-й участок цилиндрический, то при задании про-,. -,грамию включается ключ, К . Извлечение участка начинается с максимальной скоростью, а затем при наборе схемой 14 совпадения в блоке 3определенного числа (записанного впрограмме) выдается сигнал на включение счетчика 7 дотяжки, которыйустанавливает нужную скорость задания в программном блоке 4 частотыПри наборе счетчиком 7 дотяжки определенного числа включается нулевая скорость в блоке 4 и начинаетсяотсчет выдержки времени в блоке 8времени выдержки времени также определяются программой), По истечениизаданной выдержки времени блок 8производит сброс счетчика 7 дотяжки,при этом в программном блоке 4 ус-танавливается сигнал задания, соответствующий скорости извлечения следующего участка иэделия,Таким образом, счетчик дотяжкиработает только при извлечении цилинд.рических участков длинномерных иэделий..Устройство для программной закалки длинномерных изделий .позволяет .осуществить более точное выполнениетехнологического режима закалки цилиндрических участков иэделий. Вцелом устройство позволяет осуществитьзакалку изделий со сложной конфигурацией, имеющих как конические, так ицилиндрические участки. Без применения счетчика дотяжки закалки длйнно- .мерных иэделий с цилиндрическимиучастками невозможна.11059012 Составитель Г. ЛызловРедактор Н., Рогулич Техред Л.Пилипенко Корр Била ное илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,аказ 9719/25 Тйраж 568 ВНИИПИ Государственного комит по.делам изобретений и от 113035, Москва, ж, Рауыска