Способ контроля удаления детали из рабочей зоны пресса и устройство для его осуществления (его варианты)

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 27652(19) 7 00 ОПИСАН ИЗ ТЕНИ ЕЛЬСТВУ ко-теого трукторалитичес ельский поли барино ова (088.8 ельств 37/00, УДАЛЕН ЕССА И ТВЛЕН СССР 980, ДЕТА- СТРОЙ- ЕГО ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСНОМУ СВ(71) Специальное конснологическое бюро анприборостроения и Гомнический институт(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯЛИ ИЗ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПР СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕС ИЯ (ВАРИАНТЫ)(57) Изобретение относится к области автоматизации технологическихпроцессов при штамповке и позволяетосуществить достоверный контрольудаления. детали из рабочей эоны преса, который обеспечивается предложенным способом контроля, заключающимся в последовательном сравнении 4 В 30 В 15/30, В 2 сигналов, несущих информацию о состоянии магнитного поля до моментапоявления детали в зоне контроля ипосле него, и выделении разностногосигнала. Предложено три вариантаустройства для реализации данногоспособа контроля, содержащих электрически соединенные генератор переменного тока, электромагнитный датчик, сумматор, фаэочувствительныйдемодулятор, пороговый элемент, датчик положения ползуна пресса, управ-ляемый делитель напряжения и блокзапоминания, В зависимости от технологических требований, предъявляемыхк устройству для реализации предложенного,способа контроля, предлага"ется электромагнитный датчик выполнять по одному из трех вариантов, взависимости от чего конкретная функциональная схема устройства можетвключать дополнительно преобразователи напряжения и тока или фазосдвигающий блок, 4 с.п. ф-лы, 4 ил.1Изобретение относится к средствам автоматизации холодноштамповочных работ и может быть использовано,цля контроля удаления деталей из рабочей зоны пресса, для предотвращения поломки штампа и вынужденногопростоя оборудования, Основная область применения - автоматизация технологических процессов при штамповкеЦелью изобретения является повышение надежности Контроля при одновременном его упрощении путем получения более достоверного полезногосигнала,На фиг, 1 изображено изменениеположения ползуна пресса в функциивремени и интервалы времени Т иТ (фиг1 ), а также временнаяНеондиаграмма выходного сигнала 11;, датчика положения полэуна пресса(фиг1 ); на фиг. 2 - функциональная схема первого варианта устройства для осуществления предложенногоспособа (фиг, 2 ) и векторнаядиаграмма, поясняющая его работу устройства (фиг. 2 ); на фиг. Зс - функциональная схема второго вариантаустройства, осуществляющего предложенный способ; на фиг. 38- х - векторные диаграммы, поясняющие работуустройства. : интервал времени Тинтервал времени Т, и попадании детали в первую обмотку возбуждения,интервал времени Т и попаданииосдетали во вторую обмотку возбуждениясоответственно; на фиг. 4 а - функциональная схема третьего вариантаустройства, осуществляющего предложенный способ, векторные диаграммы,поясняющие работу устройства для интервала времени Т и для интервалавремени Т соответственно.омсУстройство (первый вариант,фиг,2.содержит генератор 1, электромагнитный датчик 2, последовательно соединенные усилитель 3 переменного напряжения, фаэочувствительный демодулятор 4 и,пороговыйэлемент 5 цатчик 6 положения ползуна пресса, блок7 йапоминания управляемый делитель8 напряжения, сумматор 9, фазосцвигающий блок 10, преобразователь напряжение-ток 11, выход которого че.рез электромагнитный датчик 2 соединен с одним из входов сумматора9, другой вход которого соединен свыходом управляемого делителя 8 напряжения. Выход сумматора 9 Через276525 Х 5 О 15 20 25 30 35 40 )45 50 55 усилитель 3 переменного напряжениясоединен с одним из входов фазочувствительного демодулятора 4, выходкоторого соединен с входом блока 7запоминания и порогового элемента 5,Выход блока 7 запоминания соединенс управляющим входом управляемогоделителя 8 напряжения, второй входкоторого соединен с выходом фазосдвигающего блока 10, Выход генератора 1 соединен с входом преобразователя ток-напряжение 11 и с входомфазосдвигающего блока 10, выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного демодулятора 4Выход датчика 6 положения полэунапресса соединен с управляющим входомблока 7 запоминания,Устройство (второй вариант,фиг.3)содержит генератор 1, электромагнитный датчик 2 последовательно соединенные усилитель 3 переменного напряжения, фазочувствительный демоду"лятор 4 и пороговый элемент 5, датчик 6 положения ползуна пресса, выход которого соединен с управляющимвходом блока 7 запоминания, Выходблока 7 запоминания соединен с управляющим входом управляемого делителя8 напряжения выход которого соединен с одним из входов сумматора 9,другой вход которого соединен с выходом одного из преобразователей токнапряжение 12, а выход сумматора через усилитель 3 переменного напряжения соединен с входом демодулятора4. Выход другого преобразователя токнапряжение 13 соединен с вторым входом управляемого делителя 8 напряжения, а выход генератора 1 соединенс вторым входом фазачувствительногодемодулятора 4 и с входом электромагнитного датчика 2, выходы которого соединены с входами первого и второго преобразователей ток-напряжение 12 и 13.Устройство (третий вариант,фиг.4)содержит генератор 1, выход которого соединен с входом электромагнитного датчика 2, последовательно соединенные усилитель 3 переменного напряжения, фаэочувствительный демодулятор 4 и пороговый элемент 5, датчик 6 положения ползуна пресса, выход которого соединен с управляющимвходом блока 7 запоминания. Выходпоследнего соединен с управляющимвходом управляемого делителя 8 напряжения, выход которого соединен с одОперация образования разностного сигнала, из которого выделяется информация о попадании детали в зону контроля, осуществляется следующим.образом.Информацию о том, ожидается ли попадание детали в зону контроля, несет положение ползуна пресса, 1 оявление детали ожидается с момента времени, когда ползун пресса находится в нижнем положении, и длится в течение времени Т необходимого35 для пролета детали в струе сжатого воздуха от места штамповки до зоны контроля (при этом ползун движется в верхнее положение, фиг. 1 а).Величина сигнала, получаемого на40 сигнальной обмотке во время перед ожидаемым попаданием детали в зону контроля (фиг, 1 о ), запоминается, например, при помощи управляемого делителя напряжения и вычитается, на- . пример, при помощи сумматора из сигнала, получаемого на сигнальной обмотке во время Т В результате веальличина разностного сигнала (напряжение на выходе сумматора), из которого выделяется информация о попадании детали в зону контроля, равна нулю. При попадании детали в зону контроля в интервале времени Т изменяется суммарный ток, пронизывающий витки сигнальной обмотки, что приводит к появлению разностного сигнала, который несет информацию о ЗО з 1276 ним из входов сумматора 9, другой вход которого соединен с выходом преобразователя ток-напряжение 12, Выход генератора 1 соединен также с вторым входом управляемого делителя 8 напряжения и с вторым входом фазочувствительного демодулятора 4, выход которого соединен с входом блока 7 запоминания. Выход электромагнитного датчика 2 соединен с входом преобразователя ток-напряжение 12,Операция создания магнитного поля в зоне контроля осуществляется при помощи одной или двух параллельно расположенных обмоток возбуждения, питаемых от источника переменного напряжения. Ток, протекая по обмотке (обмоткам возбуждения),.создает между ними магнитное поле (зону контроля), состояние которого меняется под действием дестабилизирующих факторов или в связи с попаданием в зону контроля детали. 525 4попадании детали в зону контроля,при этом паразитный сигнал не влияет на величину полезного сигнала.Операция выделения из разностного сигнала информации о попаданиидетали в зону контроля осуществляется путем преобразования величины разностного сигнала переменногонапряжения в постоянное, осуществляемого, например, при помощи фазочувствительного демодулятора, и сравнения уровня этого напряжения с пороговым значением, осуществляемогопри помощи порогового элемента, .Порезультату сравнения судят о том,удалилась ли деталь из рабочей зоныпресса,При контроле удаления деталей израбочей зоны пресса согласно изобретению резко ослабляются требованияк точности изготовления электромагнитного датчика, так как паразитный сигнал, обусловленный неточностью его изготовления, в периодывремени Т и Т, не изменяется иразность между запомненным значени-неакем паразитного сигнала Пр и егозначением перед попаданием деталиогасв зону контроля 11 р равна нулю, приэтом существенно ослаблено влияниедестабилизирующих факторов вследствие того, что изменение паразитногосигнала, обусловленное этими факторами, носит характер медленного;- дрейфа и за время ближайших интервалов Т, и Т практически не изменяется, т,е, справедливо равенствонЕаж амд11 р=Цр, кроме того, существенноповьшена помехоустойчивость в результате того, что выделение полезнойсоставляющей сигнала происходит изразностного сигнала, причем оседание детали в зоне контроля также ненарушает работы устройства, так какдополнительный паразитный сигнал,величина которого запоминается в интервале Т и вычитается из паразит-ного сигнала в интервале , не оказывает влияния на величину раэностного сигнала, из которого выделяется полезная информация.Таким образом, в предложенномспособе повышена надежность и чувствительность контроля.Устройство, реализующее предложенный способ (фиг, 2 ), работает следующим образом.Выходное напряжение Е генератора1 при помощи преобразователя напряже.ние-ток 11 преобразуется в ток, пи.тающий обмотки возбуждения электромагнитного датчика 2, причем соглас но фиг. 2.Ь5т:-к, /в,где Б - сопротивление во входной цепи операционного усилителя, на основе которого выполнен преобразователь напряжение-ток 11. Обмотки возбуждения включены в цепь отрицательной обратной связи. Фаэосдвигающий блок 10 сдвигает фазу напряжения Е на 90 (на фиг. 20, Ц ) и его напряжение 11, подается на вход управляемого делителя 8 напряжения, Вследствие разброса параметров датчика 2 и действия дестабилизирующих факторов сигнальную обмотку всегда пронизывает паразитный потокрр, отличный от нуля, в результате чего на ней наводится напряжение П(фиг. 2 ).Это напряжение подается на вход сумматора 9, на другой вход которого подается напряжение У с выхода уп 8равляемого делителя 8 напряжения.8 Къд юУправляемый делитель 8 напряжения30 рабо тает следующим о браэом.При изменении напряжения на его управляющем входе изменяется ток, протекающий через светодиод СД оп-,.рона, и в результате изменения светового потока светодиода СД изменя- З 5 ется величина фоторезистора ФР, кото-. рый совместно. с резистором Б образу 8ют делитель напряжения, т.е. изменяется коэффициент деления делителя напряжения. Резисторы В, и В необ ходимы для задания рабочего тока через светодиод СД.Блок 7 запоминания работает в двухрежимах в зависимости от того, замкнут ключ 4 или разомкнут, Когда ключК замкнут, блок 7 запоминания работает как интегратор постоянного на,пряжения. Когда ключ К размыкается,он переходит в режим запоминанияНа конденсаторе С хранится напря 8жение, которое было в момент непосредственно перед размыканием ключаК. Ключ К размыкается и замыкаетсясигналом, переходящим с датчика бположения ползуна пресса, причем впериод Т ключ К замкнут а в пенеоисУриог, Т, ; размкнут,В интервале времени Т (ключ Кнео нзамкнут) величина напряжения на выходе блока 7 запоминания устанавливается такой, что выполняется равенство1.1 =13 -П К =132 Оцр 1 о ид дпар з з (1 )где 1.1 - выходное напряжение сумматора 9,Это происходит в результате того,что блок 7 запоминания,управляемыйделитель 8 напряжения, и сумматор 9образуют цепь отрицательной обратнойсвязи (ООС), в результате действиякоторой выполняется равенство (1).Например, под действием дестабилизирующих факторов увеличилось напряжение на выходе сигнальной обмотки,при этом на выходе фазочувствительного демодулятора 4 напряжение станетотрицательным, а на выходе блока 7запоминания - более положительным,врезультате чего уменьшится и коэффициент деления управляемого делителя 8, а напряжение 11, увеличится.На выходе сумматора 9 снова установится нулевой уровень, Таким образом, я течение всего периода времени Т выполняется равенство (1),Во время Т, (ключ К разомкнут)блок 7 запоминания переходит в режимхранения величины напряжения 11Вследствие того, что Ц рза периодТ практически не изменяется, на выходе сумматора 9 разностный сигналпо-прежнему остается нулевым (в отсутствии детали),При попадании детали в зону контроля изменяется суммарный магнитный поток, пронизывающий сигнальнуюобмотку, в результате чего на вь 1 ходе сумматора 9 появляется напряжение1 ает(фиг, 28). Это напряжение, пройдя через усилитель 3 переменного напряжения и фазочувствительный демодулятор 4,попадает на вход порогового элемента 5, приводя к его срабатыванию, После окончания времени Тключ К замыкается и на выходе сумматора 9 снова поддерживается нулевойуровень, независимо от того, оселадеталь в электромагнитном датчике2 или вылетела из него,Паразитное напряжение 1 всегдааноарбольше, чем его изменения, вызванныедействием дестабилизирующих факторов, Это позволяет добиться топо,.чтобы напряжение Б(13 ) и 13 бы -ли в противофазе (еслй они в 4:азе,то необходимо использовать сигналс другого конца сигнальной обмотки).Предложенное устройство обладаетзначительной надежностью и повышеннойчувствительностью при контроле, однако его датчик сложен. Кроме того,г(для исключения влияния сигнальнойобмотки на распределение магнитных 1 Осиловых линий в зоне контроля по нейне должен протекать ток (она должнаработать на холостом ходу), т.е.входное сопротивление сумматора 9должно быть высоким. Как известно, 15при такой нагрузке уменьшается помехозащищенность устройства, Это вынуждает либо размещать электрическую часть устройства в непосредствен,ной близости от электромагнитного 20датчика, либо защищать вход суммато.ра от помех конструктивными мерами.Функциональная схема второго варианта устройства для осуществленияпредложенного способа контроля 25(фиг3 ) работает следующим образом,Электромагнитный датчик 2 состоитиз двух идентичных обмоток возбуждения, расположенных параллельно одна другой. Зона контроля находитсявнутри этих обмоток. В качестве сигнала, несущего информацию о состоянии магнитного поля в:зоне контроля,используется ток питания обмотоквозбуждения, Токи возбуждения обмо 35ток электромагнитного датчика 2 синфазны (фиг. ЗЬ) и одинаковы по величине, Эти токи несут информацию осостоянии магнитного поля в зоне40контроля. При помощи преобразователей ток-напряжение 12 и 13 они преобразуются в соответствующие напряжения,Ь 8где К ,К - коэффициенты преобразоваа 1 тния соответствующих преобразователей.При использовании преобразователей на основе операционных усилителей К =В 1 =Вд, в интервале времени Т блок 7 запоминания сигналомнеансЦ, (фиг, 1 ) переводится в режиминтегрирования, т.е, замыкается цепьООС, осуществляемая блоком 7 запоминания, управляемым делителем 8 напряжения и сумматором 9. В результате выполняется равенство г 1О =О -П =Б -К 11 =О.й цФ зИзменением величины коэффициента деления К, управляемого делителя 8 напряжения необходимо добиться, чтобы К К13 11При переходе блока 7 запоминания в режим хранения в период Тд, запоминается величина напряжения 0 , в результате чего на выходе сумматора 9 продолжает поддерживаться нулевой уровень напряжения.При появлении детали в первой обмотке ток, проходящий через нее, изменяется как по величине, так ипо направлению (фиг, 36),в результате чего напряжение 11, отличное от нуля, поступает на вход порогового элемента 5.При появлении детали во второй обмотке (фиг. Зг) ток, протекающий по ней, также изменяется, в результате чего напряжение ЦЗ противоположной фазы (противоположной полярности) проходит на вход порогового элемента 5. Настраивая пороговый элемент 5 на срабатывание от положительного или отрицательного уровня сигнала или применяя двухпороговый элемент, можно судить о том, попала деталь:в зону .контроля или не попала.Данный вариант реализации предложенного способа контроля обладает вы" сокой помехозащищенностью, поскольку сигнал от датчика к электронной части устройства передается в виде тока, Кроме того, датчик становится проще так как имеет лишь две обмотФЪ ки.Однако и в данном устройстве датчик сравнительно сложен,Функциональная схема третьего варианта устройства для осуществления предложенного способа контроля с датчиком в виде одной катушки индуктивности представлена на фиг. 44, Зона контроля расположена внутри катушки индуктивности. В данном устройстве параллельно катушке индуктивности . включен конденсатор, Собственная частота образованного контура равна частоте колебаний, вырабатываемых генаратором 1. В результате чего датчик 2 протекает ток 1 совпадающий по фазе с питающим напряжением, составляющие которого 1 и 1. противофазны и равны, Ток 1 при помощи преобразователя ток- вот9 12 напряжение 12 преобразуется в напряжение11 =-1 КФ 2 пот 12где К - коэффициет преобразования преобразователя 12 (при использовании операционного усилителя К =Б ).Этою напряжение подается на вход сумматора 9 при помощи которого образуется разностный сигнал1,у=13 -К Е,=1.1 -13ч Фй вВ интервале времени Т, цепью ООС, образованной блоком 7 запоминания, управляемым делителем 8 напряжения и сумматором 9, поддерживается путем изменения К ) равенство (фиг,4 )В интервале времени Т сигналом1, (фиг, 1 ) блок 7 запоминания переводится в режим хранения напряжения 11 . При появлении детали в зонейконтроля появляется постоянное напряжение на входе порогового элемен -та 5, вследствие чего он срабатывает,Выбор оптимального устройства изпредложенных определяется конкретными условиями работы. В частности,важную роль играют электрические имагнитные параметры штампуемых деталей, Например, последний вариант устройства хорошо контролирует деталис. малой магнитной проницаемостью ималым электрическим сопротивлением(немагнитные металлы). Первое израссмотренных устройств хорошо контролирует детали с большим электрическим сопротивлением и большой магнитной проницаемостью, второе израссмотренных устройств уверено контролирует и те и другие детали.Формула и з обретения1. Способ контроля удаления детали из рабочей зоны пресса, заключающийся в выделении информации о наличии детали в зоне контроля после прохождения рабочей зоны из разностнаго сигнала, о т л и ч а ю щ и йс я тем,. что, с целью повышения надежности контроля, формирование разностного сигнала производят при попадании детали в зону контроля путем запоминания сигнала, несущего информацию о состоянии эоны контроля, перед попаданием в нее детали из7652510О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рабочей зоны пресса, измерения сигнала при появлении детали в зоне контроля и последующего взаимного вычитания этих сигналов,2. Устройство для контроля удаления детали из рабочей эоны прессасодержащее генератор, электромагнитный датчик, последовательно соединенные усилитель переменного напряжения,фазочувствительный демодулятор и пороговый элемент, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениядостоверности контроля, в него вве-дены преобразователь напряжение-ток,сумматор, управляемый делитель напряжения, блок запомичания и датчик положения ползуна пресса, при этом выход последнего с.оединен с управляющимвходом управляемого делителя напряжения, а информационный вход - с выхо(дом фазочувствительного демодулятора,выход управляемого делителя напряжения соединен с однимиэ входов сумматора, другой вход которого соединен с выходом сигнальной обмоткиэлектромагнитного датчика, выходсумматора соединен с входом усилителя переменного напряжения, а выходгенератора через преобразователь напряжение-ток соединен с обмоткамивозбуждения электромагнитного датчика, кроме того выход фазосдвигающегоблока соединен с входом управляемого делителя напряжения.3. Устройство для контроля удаления детали из рабочей зоны пресса,содержащее генератор, электромагнитный датчик, последовательно соединенные усилитель переменного напряжения фазочувствительный демодулятори пороговый элемент, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширечия функциональных возможностейпри контроле, в него введены два преобразователя ток-напряжение, сумматор, управляемый дЕлитель напряжения, блок запоминания и датчик положения ползуна пресса, при этом электромагнитный датчик выполнен в видедвух обмоток возбуждения, соединенных одними выводами образующими общий зажим электромагнитного датчика,вторые выводы обмоток возбуждениячерез соответствующие.преобразователи ток-напряжение соединены соответственно с первым входом сумматора ис входом управляемого делителя напряжения, выход датчика положенияползуна пресса соединен с управляюг,11 12765щим входом блока запоминания, выходкоторого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения,выход последнего соединен с вторымвходом сумматора, выход которогосоединен с входом усилителя переменного напряжения, кроме того, выходгенератора соединен с управляющимвходом фазочувствительного демодулятора, выход которого соединен с информационным входом блока запоминания,4. Устройство для контроля удаления детали из рабочей зоны пресса,содержащее генератор, выход которо- дго соединен с одним из зажимов электромагнитного датчика, последовательно соединенные усилитель переменного напряжения, фаэочувствительный демодулятор и пороговый элемент, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в неговведены преобразователь ток-напряжение, сумматор, управляемый делитель напряжения, блок запоминания ндатчик положения ползуна пресса,приэтом электромагнитный датчик выполнен в виде параллельно соединенныхконденсатора и обмотки возбужденияи его второй зажим через преобразователь ток-напряжение соединен с первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом управляемогоделителя напряжения,а выход сумматора -с входом усилителя переменного напряжения, выход датчика положенияполэуна пресса соединен с управляющим входом блока запоминания, выходкоторого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения,кроме того выход генератора соединентакже с входом управляемого делителянапряжения и с управляющим входомфаэочувствительного демодулятора, выход которого соединен с информационным входом блока запоминания.Тираж 597 ВНИИПИ Государственног по делам ивобретений 035, Москва, 0-35, Раушкаэ 6623/13 пи сноССР открытий кая наб д, 4/5 ород,ул, Проектная 4 роивводственно-полиграфическое предприятие,