Ковочное устройство

/3гъ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Грузинский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.И. Ленина (72) Т,Н. Лоладзе, Г.В. Деметрашвили и А.Г. Сатирашвили(56) Авторское свидетельство СССР У 44085, кл. В 21 Л 7/30, 1971. (54)(57) 1. КОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее смонтированный в корпусе электромагнитный привод с возвратно- ударным электромагнитом, в якоре которого смонтирован шток с бойком, а также схему управления ходами, сое- диненную с источниками питания и обмоткой возвратно-ударного электромагнита, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности работы электромагнитного привода и упрощения конструкции, оно снабжено связанным со штоком узлом контроля положения штока с бойком, выполненным в виде трубы с расположенными на ее боковой поверхности под углом одна к.другой трех пластйн и смонтированных с возможностью взаимодействия с ними трех фотодатчиков включения рабочего и возвратного ходов и Датчика отключения, а схема управления ходами выполнена бесконтактной в виде соединенных между собой кнопок "Пуск" и "Стоп" с зависимой Фиксацией, делителя на.сопротивлениях, тумблера "Запрет включения на удар", КБ-триггера "Пуск-Стоп", четырех одновибраторов, трехвходового логического элемента ИЛИ, трех формирователей, линии задержки, Т-триггера"Рабочий ход", двухвходового логического элемента И, КБ-триггераВключение", двух двухвходовых ло-гических элементов ИЛИ, двух усилителей с повышенной нагрузочной способностью, при этом левые выводынормально замкнутого контакта кнопки Пуск и нормально разомкнутогоконтакта кнопки "Стоп" соединенысо средней точкой делителя на сопротивлениях, а левые выводы нормальноразомкнутого контакта кнопки "Пуск"и нормально замкнутого контактакнопки "Стоп" соединены с общейшиной источников питания схемы, сосредней точкой делителя на сопротивлениях соединен верхний выводнормально замкнутого контакта тумблера "Запрет включения на удар,а с общей шиной источников питаниясоединен нижний вывод нормальноразомкнутого контакта этого тумблера, правые выводы нормально замкнутого и нормально разомкнутого контактов кнопки "Пуск" соединены сединичным входом КБ-триггера "ПускСтоп", а правые выводы нормальнозамкнутого и нормально разомкнутого контактов кнопки "Стоп" соединеныс нулевым входом этого же триггера,выход нулевого плеча КБ-триггера"Пуск-Стоп" соединен с входом первого одновибратора,. выход которогосоединен с одним входом трехвходового логического элемента ИЛИ, выходфотодатчика включения на возвратсоединен с входом своего формирователя, выход которого соединен с входом линии задержки, а выход послед 121 ней соединен с вторым входом трехвходового логического элемента ИЛИ, выход фотодатчика включения на рабочий ход соединен с входом своего формирователя, выход которого соединен со счетным входом Т-триггера "Рабочий ход", выход единичного плеча которого соединен с входом второго одновибратора, а его выход - с одним входом логического элемента И, другой вход которого соединен со средним выводом тумблера "Запрет включения на удар, причем выход логического элемента И соединен с третьим входом трехвходового логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входомКБ-триггера "Включение", выход фото- датчика выключения соединен с входом своего формирователя, выход которого соединен с одним входом первого двухвходового логического элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом единичного плеча КБ-триггера "Пуск-Стоп", причем выход этого логического элемента ИЛИ соединен с нулевым входомКБ-триггера "Включение" и нулевым входом Т-триггера "Рабочий ход", выход нулевого плеча КБ-триггера "Включение" соединен с входом первого усилителя с повышенной нагру 9218зочной способностью, выход которого соединен с источником питания, выход единичного плеча КБ-триггера "Включение" соединен с входом четвертого одновибратора, выход которого соединен с одним входом второго двухвходового логического элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом единичного плеча КБ-триггера Пуск-Стоп", причем выход этого логического элемента ИЛИ соединен с входом второго усилителя с повышенной нагрузочной способностью, выход которого соединен с источником питания.2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что узел контроля положения штока с бойком выполнен в виде базового диска с подшипником, смонтированным в его центральном отверстии, и трех закрепленных консольно на базовом диске стержней, причем на каждом из стержней размещено по одному фотодатчику, при этом фотодатчик включения на рабочий хоц смонтирован с воэможностью перемещения вдоль соответствующего стержня и фиксации на расстоянии от свободного конца стержня, не меньшем величины рабочего хода штока с бойком, а базовый диск жестко закреплен на корпусе.Изобретение относится к машйностроению, в частности к конструкции оборудования для обработки давлением.Цель изобретения - повышение стабильности работы электромагнитного привода и упрощение конструкции.На фиг. 1-5 изображено ковочное устройство с электромагнитным двигателем и свободным выбегом якоря, при этом на фиг, 1 показан якорь электромагнитного двигателя, момент удара бойка по пуансону; на фиг. 2 то же, положение магнитного равновесия; на фиг. 3 - то же, крайнее правое положение; на фиг. 4 - управляющий узел с фотодатчиками; 510 15 на фиг. 5 - схема управления ходами ковочного устройства,Ковочное устройство содержит матрицу 1 с пуансоном 2, между которыми размещена подлежащая обработке заготовка Э.Источником ударных усилий является электромагнитный двигатель со свободным выбегом якоря, статор которого состоит из литых чашки 4 и крышки 5. Внутри статора находится каркас 6 катушки, на который намотана обмотка 7 электромагнитного двигателя. В цилиндрической полости катушки расположен якорь 8, совершающий возвратно-поступательное движение под действием электромагнитных сил.Ферромагнитный якорь 8 закреплен на штоке 9 из диамагнитной нержавеющей стали, причем левый торец якоря 8 упирается в диамагнитный боек 10, приваренный на левом конце штока 9.На крышке 5 электромагнитного двигателя закреплена державка 11, в которой закреплен правый конец буферной пружины 12, а на левом конце последней закреплено центрирующее кольцо 13, не связанное с штоком 9. На свободном конце штока 9 установлен управляющий узел, перемещаемый вместе с штоком 9 внутри закрепленного на державке 11 узла крепления трех фотодатчиков.Управляющий узел (фиг. 4 и 2) состоит из отрезка трубы 14, на наружной поверхности которой по образующей выфрезерованы три паза, оси которых расположены под угломо120 . В указанные пазы вставлены пластины 15-17 (из листовой стали толщиной 1,5-2 мм), которые приварены к трубе 14.Узел крепления фотодатчиков (фиг. 1 и 4) состоит из базового диска 18 с центральным отверстием, в котором закреплен служащий для направления штока 9 подшипник 19 скольжения. В базовом диске 18 вдоль пластин 15-17 управляющего узла консольно закреплены стержни 20-22. На свободном конце стержня 20 закреплен фотодатчик 23 включения на возврат (ВКВ), на свободном конце стержня 21 - фотодатчик 24 выключения (ВЫК),а на стержне 22 установлен фотодатчик 25 включения на рабочий ход (ВКУ).Фотодатчик 25 ВКУ свободно насажен на стержне 22 и может при настройке перемещаться вручную вдоль него от его свободного конца на требуемое расстояние (определяемое рабочим ходом якоря, в пределах которого требуется регулировка ударного усилия) и фиксироваться в необходимом положении при помощи винта 2 б. Для повышения жесткости узла фотоэлектрических датчиков при значительной длине стержней 20-22 последние приварены к кольцу 27, расположенном на возможно большем расстоянии от базового диска 18 с учетом возможности. перемещения фотоэлектрического датчика 25 ВКУ от свободнога конца стержня 22 на требуемое расстояние,Каждый фотодатчик (фиг. 4) включает в себя миниатюрную лампу накаливания и фотодиод, которые помещены в свои держатели и находятсяодин против другого. В держателяхимеются отверстия для засветки лампой накаливания фотодиода, Между10 держателем лампы накаливания и держателем фотодиода имеется небольшойзазор (порядка 2-3 мм), в которомсовершает возвратно-поступательноедвижение. одна из пластин управляю 15 щего узла.Пластины 15-17 расположены соответственно в зазорах фотодатчиков23 ВКВ, 24 ВЫК и 25 ВКУ.Пластина 15, перемещаемая в зазаре фотодатчика 23 ВКВ, имеет одноотверстие, центр которого располагается между лампой накаливания и фотдиодом этого датчика в момент удара бойка 10 по пуансону 2, До окончания процесса вырубки детали пластина 15 перемещается влево еще на некоторое расстояние. При этом для исключения затемнения фотодиода этогодатчика часть материала пластины 15,30преграждающая попадание лучей света лампы накаливания на фотодиод,выфрезерована,Пластина 16, перемещаемая в зазоре фатодатчика 24 ВЫК, имеет одноЗ 5 отверстие, центр которого располагается между лампой накаливания и фотодиодам этого датчика при прохождении якорем 8 положения магнитногоравновесия как при рабочем, так ипри возвратном ходах.Пластина 17, перемещаемая в заза.ре фотадатчика 25 ВКУ, имеет одноотверстие, центр которого - в месте,обеспечивающем при закреплении фотодатчика 25 ВКУ на стержне 22 вкрайнем правом положении и требуемой величине выбега якоря 8 вправов процессе возвратного хода сначалазасвечивание фотодатчика 25 ВКУ, а50 затем своим дальнейшим движениемзабегание вправо и его затемнение(для выработки заднего фронта с целью завершения импульса возвратного хода) с тем, чтобы при дости 55 жении якорем 8 крайнего правогоположения и последующем движениивлево (в процессе ударного хода)по новой засветке фотодатчика 25ВКУ обеспечивать выработку переднего фронта импульса рабочего хода.В устройстве наряду с силовымблоком питания имеется и маломощный блок питания (не показаны), который в общем случае имеет несколько выходных постоянных напряжений(т.е. несколько источников), а именно для питания фотодиадов с формиро Ователями, для питания усилителей сповышенной нагрузочной способностьюи, наконец, для питания логическихэлементов, В зависимости ат типовтранзисторов формирователей и усилителей, а также типов логическихэлементов, один из двух полюсов(положительный или отрицательный)каждого источника соединяется с.общей шиной источника питания схе Омы, служащей для возможности пере-дачи сигналов от одних элементов кдругим, имеющих различные источники питания,Схема управления ходами фиг, 5) 25электромагнитного двигателя сосвободным выбегом якоря состоит изкнопок 28 "Пуск" и 29 "Стоп" с зависимой фиксацией. Левые выводы нормальна замкнутого контакта 28 "Пуск"и нормально разомкнутого контактакнопки 29 "Стоп" соединены со средней точкой делителя на сопротивлениях 30 и 31, а левые выводы нормально разомкнутого контакта кнопки 281 Пуск" и нормально замкнутого контакта кнопки 29 "Стоп" соединены собщей шиной источников питания схемы,Кроме того, со средней точкойделителя на сопротивлениях 30 и 31 4 Осоединен верхний вывод нормальнозамкнутого контакта тумблера 32"Запрет включения на удар", а собщей шиной источников питаниясхемы соединен нижний вывод нормально разомкнутого контакта этого тумблера,С другаи стороны правые выводы нормально замкнутого и нормально50 разомкнутого контактов кнопки 28 "Пуск" соединены с единичным входом КБ-триггера 33 "Пуск-Стоп" а правые выводы нормально замкнутого и нормально разомкнутого контактов кнопки 29 "Стоп" соединены с нулевымвходом этого же триггера.Выход нулевого плеча КБ-триггера33 "Пуск-Стоп" соединен с входом одновибратара 34, выход котарогасоединен с одним входом трехвхадовага логического элемента ИЛИ 35,Выход фотадатчика 23 ВКВ соединенс входом формирователя Зб, вьходкоторого соединен с входом линии37 задержки, а выход последней сое,цинен с вторым входам логическогоэлемента ИЛИ .35,Выход фотодатчика 25 ВКУ соединенсо входом формирователя 38, выходкоторого соединен со счетным входомТ-триггера 39 "Рабочий ход", выходединичного плеча которого соединенс входом одновибрятора 40, .а егавыход соединен с одним входом логическага элемента И 41, другой входкоторого соединен са средним выводом тумблера 32 "Запрет включенияна удар", причем выход логическогоэлемента И 41 соединен с третьимвходом логического элемента ИЛИ 35,а выход последнего соединен с единичным входом КБ-триггера 42 "Вклю,ение,11Выход фотодатчика 24 ВЫК соединенс входам формирователя 43, выходвоторага соединен с Одним входомлогического элемента ИЛИ 44, другойвход которого соединен с выходамединичного плеча КБ-триггера"Пуск-Стоп 1, причем выход логического элемента ИЛИ 44 соединен с нулевым вхацом КБ-триггера 42 "Включение и с нулевым входом Т-триггера1139 "Рабочий ход",Выход нулевого плеча КБ"-триггера42 "Включение" соединен с входомодновибратора 45, выходкоторогосоединен с входам усилителя 4 б с повышенной нагрузочнай способностью,а выход последнего соединен с источником питания схемы.Выход единичного плеча КБ-триггера 42 "Включение" соединен с входом адновибратора 47,. выход которого соединен с одним входом логического элемента ИЛИ 48, другой вход которого соединен с выходом единичного плеча КБ-триггера 33 "Пуск-Стоп", причем выход логического элемента ИЛИ 48 соединен с входом усилителя 49 с повышенной нагрузочнай способностью, а выход паследнега соединен с источником питания схемы.Устройство подготавливается к пуску и работает следующим образом.В исходном состоянии якорь 8 электромагнитного двигателя устанавливается в положение, при котором боек 1 О касается пуансона 2, вследствие чего между статором и якорем 8 имеется правый рабочий воздушный зазор.Для подготовки устройства к работе подают напряжение на установку О и включают маломощный блок питания, При этом переменное напряжение поступает на миниатюрные электрические лампы накаливания,фотодатчиков 23 ВКВ, 24 ВЫК и 25 ВКУ, а выпрямленные 15 и сглаженные выходные постоянные напряжения питания поступают на фото- диоды с формирователями, .на усилители с повышенной нагрузочкой способностью и на логические элементы 20 схемы управления. При этом с правых выводов нормально замкнутых контактов кнопок 28 "Пуск" и 29 "Стоп" на единичный и нулевой входы КБ-триггера 33 Пуск-Стоп соответственно 25 поступают такие уровни, что последний находится в исходном нулевом состоянии. Вследствие этого уровень с выхода единичного плеча КБ-триггера 33 Пуск-Стоп" через логический З 0 элемент ИЛИ 44 поступает на нулевой вход КБ-триггера 42 "Включение" и на нулевой вход Т-триггера 39 "Рабочий од, также удерживая их в нулевом состоянии.Одновременно с выхода единичного плеча КБ-триггера 33 "Пуск-Стоп" этот уровень поступает на вход логического элемента ИЛИ 48, вызывая на его выходе такой уровень,что на выходе усилителя 49 с повышенной нагрузочной способностью имеется управляющее напряжение, поступающее на вспомогательный источник питания, а на основной источник питания сигнал не подается.Далее включением автоматического выключателя установки подают напряжение на силовой блок питания. Для включения устройства в работу нажимают на кнопку 28 "Пуск", в ре - зультате чего размыкается ее нормально замкнутый контакт и замыкается нормально разомкнутый контакт. Так как кнопки 28 "Пуск" и 29 "Стоп" с зависимой фиксацией, то при нажатии а кнопку 28 "Пуск" поменяет свое положение и кнопка 29 "Стоп", в результате чего также размыкается контакт. При этом с правых выводов нормально разомкнутых контактов кнопок 28 "Пуск" и 29 "Стоп"на единичный и нулевой входы КБ-триггера 33 ПускСтоп" соответственно поступают такие уровни, что последний перебрасывается в единичное состояние. Теперь противоположный уровень с выхода единичного плеча КБ-триггера 33 1 Пуск- Стоп" через логический элемент ИЛИ 44 поступает на нулевой вход КБ-триггера 42 "Включение" и на нулевой вход Т-триггера 39 "Рабочий ход", снимая тем самым прежний уровень, удерживающий триггеры в исходном нулевомсостоянии.Кроме того, противоположный уровень с выхода единичного плеча взведенного КБ-триггера 33 иПуск-Стоп"поступает на вход логического элемента ИЛИ 48, вызывая на его выходе противоположный уровень, посредством которого усилитель 49 с повышенной нагрузочной способностью снимает управляющее напряжение с источника питания,Одновременно образующийся навыходе нулевого плеча КБ-триггера33 "Пуск-Стоп" перепад напряжениязапускает одновибратор 34 с погенциальным входом, который выдает импульс, поступающий через логическийэлемент ИЛИ 35 на единичный входКБ-триггера 42 "Включение", устанавливая его в единичное состояние,При этом на выходе нулевого плечаКБ-триггера 42 "Включение" образуется перепад напряжения (например,отрицательный перепад в моментпоказанный на фиг, 5). Этот перепаднапряжения запускает одновибратор45, который выдает импульс требуемойдлительности, поступающийна входусилителя 46 с повышенной нагрузочной способностью, с выхода которогомощный положительный импульс поступает в источник питания электромагнитного двигателя. Линейный электромагнитный двигатель включается, врезультате чего якорь 8 под действием электромагнитной силы начинаетперемещаться вправо, осуществляявозвратный ход,При достижении якорем 8 положения магнитного равновесия (фиг. 2) засвечивается фотодиод фотодатчика(;:.НЕ ЬПу.ьс;, С,С,ГС) "у;тбЛЕр 3211а",; г .:1(.ьсчс. я .:.а уда:находит.:Я,З и С 10)К(." с(;, Р С( аЬ Юа ГЕ 1 ВКЛЕОЧЕ ПИЕ .-Ч у;сар, 1(т:а Г)тп(ГЬС ЛОГИЧЕСК 01 011 ЕЬЕ 1 Ь 1 Г -", 1 ПОЯВЛ. ЕТСЯ ИЬ- У 1 ЬС(ст(,15" тЕ ,Г ттттт,ттУттг- , 30 "(Г .11 г - 1"ЯНИ 051. 0 С Л (: ЛЬЮИС, (1)Е - . 5 К 0 ) Ь с "Л ЕК Тр ОИ 1110 Н)111, ВТЕ 150 1)Яо ДИтт12192 Я 12 10 б 7 выходе формирователя 36 вырабатывается импульс, предназначенный для включения электромагнитного двигателя с целью совершения им возвратного 5 хода под действием возвратной электромагнитной силы, Так как возвратная электромагнитная сила может снизить усилие штамповки, то до окончания процесса штамповки импульс на включение электромагнитного двигателя не посылается. Это осуществляется тем, что импульс с выхода формирователя 36 поступает на вход линии 37 задержки, с выхода которой после 15 окончания процесса штамповки задержанный импульс через логический элемент ИЛИ 35 поступает на единичный вход КБ-триггера 42 "Включение", вызывая его взведение, следствием 20 чего является включение электромагнитного двигателя, начинается возвратный ход нового возвратно в ударного цикла и работа в дальнейшем протекает аналогично описанному выше. 25В процессе возвратного хода при отводе бойка 10 от пуансона 2 происходит размыкание сомкнутых в процессе штамповки матрицы 1 и пуансона 2, в результате чего последний 30 освобождает заготовку 3 для удаления и подачи новой.В устройстве предусмотрена плавная регулировка усилия штамповки в пределах от минимального, при котором З 5 рабочий ход осуществляется лишь под действием упругих сил буферной пружины 12, до максимального, при котором рабочий ход осуществляется под действием упругих сил буфернойпружины 12 и электромагнитной силы,действующей на всем протяжении перемещения якоря 8, начиная от максимального рабочего воздушного зазорадо положения магнитного равновесия.Осуществляется она следующим образом,При крайне левом положении фотоэлектрического датчика 25 ВКУ настержне 22 фиг. 1) датчик засвечивается в процессе рабочего ходапри минимальном рабочем воздушномзазоре, а поэтому электромагнитныйдвигатель осуществляет преобразование электрической энергии в механическую на протяжении минимальногохода, начиная от минимального рабочего воздушного зазора до положения магнитного равновесия. При перемещении вдоль стержня 22 фотоэлектрического датчика 25 ВКУ вправо,последний в процессе рабочего ходазасвечивается при большем значениирабочего воздушного зазора, а следовательно, энергопреобразованиев электромагните имеет место напротяжении болЬшего хода, что приводит к увеличению усилия штамповки, Максимальное значение усилияштамповки имеет место при крайнеправом положении фотоэлектрического датчика 25 ВКУ на стержне 22.Эффективность использования ковочного устройства обуславливаетсяупрощением конструкции, гибкостьюуправления и стабильностью его работы.1219218 Составитель В, Гринбергор Е. Папп Техред И.Верес Корректор В, Бутяг 5 Тираж 65 Подписиитета СССР открытииская наб., д, 4 ал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,аказ 1189 ВНИИПИ по 113035