SU1366271A1 - Система программного управлени инерционным вибропресс-молотом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к конструкции систем управлени  оборудованием дл  обработки давлением. Цель изобретет, ни  - расширение технологических возможностей и улучшение условий обслуживани  путем обеспечени  возможности программировани  управлени . Эта цель достигаетс  за счет оснащени  системы регул тора статического прижима и устройством управлени  инерционными грузами с манипул тором, программируемым контроллером, соединенным с циф-. роаналоговым преобразователем и тен- зоусилителем, датчиками нагрузки и инерционных грузов, -измерител ми амплитуды и частоты вибраций, блоком управлени  и пультом управлени  роботом , а также регул торами амплитуды и частоты вибраций. При введении с пульта управлени  в микропроцессор программируемого контроллера данных о параметрах заготовок происходит вычисление оптимальных рабочих параметров вибропресс-молота по программе , записанной в блоке пам ти. После этого программируемый контроллер производит настройку режима вибрации, при помощи регул торов. Контроль работы и корректировка -производ тс  при помощи датчиков нагрузки и инерционных грузов, а также измерителей амплитуды и частоты вибраций. 3 ил. I (Л

Description

1 13

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к конструкции систем управлени  оборудовани  дл  обработки давлением.

Целью изобретени   вл етс  расширение технолог.ических возможностей и улучшение условий обслуживани  путем обеспечени  возможности программировани  управлени ,

На фиг.1 показана конструктивна  блок-схема системы управлени  инерционным вибропресс-молотом; на фиг.2 - датчик инерционных грузов и схема сравнени ; на фиг.З - блок-схема про- граммируемого контроллера.

Инерционный вибропресс-молот состоит из станины 1-е колоннами 2, вибростола 3, св занного с поршнем 4 рабочего цилиндра 5, подвижной тра- версы 6 с инерционными грузами 7 и цилиндра 8 статического прижима, шток которого жестко соединен с подвижной траверсой 6. Полости цилиндра 8 статического прижима соединены с регу- л тором 9 статического прижима, а рабочий цилиндр 5 с источником 10 импульсов давлени . Наборные инерционные грузы 7 установлены на подвижной траверсе 6 с возможностью съема при помош,и устройства 1 1 управлени  инерционными грузами.

Регул тор 9 статического прижима состоит из электрогидравлического . преобразовател  12, обеспечивающего заданный перепад давлений в полост х цилиндра. 8 пропорционально величине и знаку сигнала управлени , подаваемого с выхода первого операционного усилител  13, пр мой вход которого соединен с выходом программируемого контроллера 14, через первый цифроа- налоговый преобразователь 15, а инвертированный вход св зан с тензоуси лителем 16 и датчиком 17 нагрузки, выполненным в виде тензорезисторного дифференциального датчика давлени .

Устройство 11 управлени  инерционными грузами состоит из манипул тора 18, установленного р дом с вибро- пресс-мблотом таким образом, что траверса 6 находитс  в зоне действи  его исполнительнО ГО органа, блока 19 управлени  схемы 20 сравнени  и дат-j чика 21 инерционных грузов. Блок 19 управлени  состоит из накопител  22, пульта 23 управлени  работом и, св занным с ними, командного блока 24,

g

0 5 о

о

5

0

5

первый выход которого св зан с входом манипул тора 18.

Датчик 21 инерционных грузов представл ет собой набор из восьми пар свето- и фотоэлементов 25, установленных на траверсе 6 вибропресс-моло- та таким образом, что при установке каждого последующего инерционного груза 7 прерываетс  световой поток в одной из пар свето- и фотоэлементов 25. Схема 20 сравнени  включает в -, себ  шифратор 26, каждый из входов которого св зан с выходом одной из пар свето- и фотоэлементов 25. Шифратор 26 преобразует эту информацию в двоичный цифровой код. Выход шифратора 26 соединен с первым входом цифрового компаратора 27, выход которого св зан с вторым входом командного блока 24.

Регул тор 28 амплитуды вибраций содержит электродвигатель 29 посто нного тока, вал которого кинематически св зан с первым входом 30 источника 10 импульсов давлени  и датчиком 31 углового положени , на крайние контакты которого подаетс  опор- ное напр жение (+5 и -5 В), а также операционный усилитель 32, вход которого соединен с выходом второго циф- роаналогового преобразовател  33. .

Обмотка  кор  электродвигател  29 через последовательно включенньш усилитель 34 мощности, соединены с выходом второго операционного усилител  32, пр мой вход которого подключен к выходу.второго цифроаналогового преобразовател  33, а инвертированный - к среднему контакту датчика, 31 углового положени .

Регул тор 35 частоты вибраций выполнен по той же схеме, что и регул тор 28 амплитуды вибраций и содержит электродвигатель 36 посто нного тока, вал которого кинематически св зан с вторым входом 37 источника 10 импульсов давлени , операционный усилитель 38, вход которого соединен с выходом третьего цифроаналогового преобразовател  39. Регул тор 35 содержит также усилитель 40 мощности и датчик 4 углового положени . На об-( мотки возбуждени  электродвигателей- 29 и 36 подаетс  посто нное напр жение 24 Б.

Выход датчика 42 линейного перемещени , св занный с вибростолом 3,

31366271

с входами измерителей ампливи раз

туды 43 и частоты 44 вибраций.

Программируемый контроллер 14, например Электроника К1-20 упрощенСистема программного управлени  вибропрессом , работает следующим образом .

С программатора 45 в микропроцес

на  схема которого показана (на фиг.З), сор 49 ввод тс  данные о параметрах

снабжен программатором 45 дл  ввода данных со встроенным интерфейсным устройством, блоком 46 пам ти и устройства ввода 47 и вьшода 48 инфор- .мации, а также микропроцессором 49, непосредственно св занным со всеми указанными устройствами. Устройство 47 ввода информации содержит четыре входа, первый .из которых св зан с выходом аналого-цифрового преобразовател  50, второй - с выходом шифратора 26, третий - с выходом измерител  43 амплитуды вибраций, а четвертый -. с выходом измерител  44 частоты вибраций . Вход аналого-цифрового преобразовател  50 соединен с выходом тензо- усилител  16. Выход устройства 48 вывода информации содержит 4 канала, второй из которых св зан с вторым входом цифрового компаратора 47, а три других через последовательно включенные цифроаналоговые преобразователи 15, 33 и 39 соединены с пр мыми входами операционных усилителей соответственно 13, 32 и 38.

Система программного управлени  вибропрессом содержит узел 51 блокировок , снабженный сумматором 52, на входы которого подаютс  сигналы с второго выхода блока 19 управлени  (через пульт 23) и трех компараторов 53, источник 54 опорных напр жений и- реле 55 аварийного отключени .

Компараторы 53 содержат по два входа, первые из которых (измерительные ) соединены с выходами операционных усилителей соответственно 13, 32 и 38, а вторые (установочные) входы св заны с источником 54.опорных напр жений . Выход сумматора 52 св зан с обмоткой реле 55 аварийного отключени  , нормально замкнутые контракты которого включены последовательно с кнопкой отключени  силовой части привода вибропресс-молота (не показаны ) .

. Кроме того, система программного управлени  содержит блок 56 индикации (в качестве которого может быть использован дисплей), входы которого св заны с выходами программируемого контроллера 14.

заготовки, описывающие ее геометрию, физико-механические свойства, а также параметры материала заготовки - размер фракции его частиц и влажность. (Эта информаци  обрабатываетс  согласно программе, предварительно записанной в блоке 46 пам ти), в результате чего вычисл ютс  оптимальные ра- бочие параметры вибропресс-молота, амплитуда и частота вибраций вибростола 3, давление статического прижима и масса инерционного пригруза

о следующей методике:

где и) - частота внешнего колебани  воздействи , при которой обеспечиваетс  уплотнение полуфабриката до плотности f ;

Е - объемный модуль упругости; h - высота заготовки после прес-. совани  до плотности р.

; . ES; ,

де N - статическа  нагрузка,.

- козффициент статического

сжати , S,- - площадь сечени  заготовки.

35

1. - а оГг

0

5

0

5

где I - амплитуда внешнего колебательного воздействи ; а - виброускорение, вызываемое импульсом.

Втора  часть прюграммы, использу  вычисленные значени  оптимальных рабочих параметров и тарировочные соотношени , производит вычисление значений управл ющих сигналов а, а а J и а . Эти сигналы с микропроцес-. сора 49 поступают в устройство 48 вывода информации программируемого контроллера 14, а оттуда 6 виде двоичного цифрового кода - к соответствующим цифроаналоговым преобразовател м 15, 33 и 39 и на вход схемы 20 сравнени .

Регул тор 9 статического прижима выполнен по схеме след щей системы с отрицательной обратной св зью по перепаду давлений. G первого выхода устройства 48 вьгаода программируемого контролера 14 управл ющих сигналов а- в виде двоичного цифрового кода

т

поступает на вход цифроаналогового; преобразовател  15, а оттуда в виде регулируемого напр жени  U на пр мой вход операционного усилиттел  13. На инвертированный вход последнего поступает сигнал и датчика 17 нагрузки , преобразованный тензоусилителем IQ

да компаратора 27 на первый вход командного блока 24 не поступает и робот остаетс  в исходном положении. Если после установки инерционного груза 7 остаетс  сигнал л О, то операци  установки груза 7 повтор етс  и устанавливаетс  еще один инерционный груз 7 и т.д.

Аналогично происходит операци  сн ти  инерционных грузов 7 в случае, если на выходе цифрового компаратора

27 формируетс  сигнал А а--с 0.

Одновременно с подачей сигнала от 15 блока 24 к манипул тору 18 на установку или сн тие инерционного груза 7, с второго выхода блока 24 через пульт 23 подаетс  сигнал на второй вход сумматора 52, который не снима- .

16. На выходе операционного усилител  1 3 .формируетс  сигнал л и -( -и ). С выхода усилител  13 этот сигнал дП подаетс  на вход электро-- гидравлического преобразовател  12, который корректирует давление в полост х цилиндра 8 статического прижима таким образом, чтобы минимизировать сигнал оишбки А U .

Сигнал и с вьгхода тензоусилител  2Q етс  до тех пор, пока манипул тор 18 16 подаетс  также на вход аналого- не возвратитс  в исходное положение.

При этом на выходе узла 51 блокировки также по витс  напр жение, которое включит реле 55 аварийного отключе-; 25 ни , разомкнув контакты последнего, дублирующие кнопку Отклонение силовой части привода вибропресс-молота. Это исключит возможность запуска привода вибропресс-молота во врем  уста- пад давлений в цилиндре 8 статическо- о новки или съема инерционного груза 7. го прижима. Сигнал управлени  а Ус- С выхода шифратора 26 информаци 

о количестве установленных инерционцифрового преобразовател  50, с выхода которого этот сигнал в виде двоичного цифрового кода а поступает на первый вход устройства 47 ввода программируемого контроллера 14. Приведенный микропроцессором 49 к раз- мерности МПа, этот сигнал заводитс  на блок 56 индикации, показыва  перетройства 11 управлени  инерционными грузами в виде двоичного цифрового кода с второго канала устройства 48 вывода программируемого контроллера 14, поступает на второй вход цифрового компаратора 27 схемы 20 сравнени . На компараторе 27 этот цифровой код сравниваетс  с кодом, поступающим с выхода шифратора 26 - а,.,, и в зависимости от их сортнощений, на выходе компаратора 27 формируетс  сигнал ла 1 3iii , поступающий на первый вход командного блока 24. Если , то командный блок 24 обращаетс  к т ой ч;асти программы, предварительно записанной в накопителе 22 блока 19 управлени  роботом, котора  обеспечивает установку одного инерционного груза 7, и запускает манипул тор 18. При установке на траверсу 6 инерционного груза 7 прерываетс  световой поток в одной из пар свето- и фотоэлементов 25 и измен етс  сигнал на одном из входов шифратора 26, а, следовательно, измен етс  цифровой двоичный код на его выходе. Если пос-- ле установки груза 7 цифровые коды а и а совпадут, то сигнал с выхо35

40

45

50

55

ных грузов а . „ поступает на второй вход устройства 47 ввода программируемого контроллера 14 и далее через микропроцессор 49 - к блоку 56 индикации .

Величина амплитуды колебаний вибростола 3 определ етс  состо нием входа регулировани  амплитуды вибраций источника 10 импульсов давлени . Сигнал а управлени  этим входом регулировани  вычисл етс  микропроцессором 49 и в виде двоичного цифрового кода поступает на третий выход устройства 48 вывода, а оттуда на вход цифрового аналогового преобразовател  33. Преобразованный в аналоговую форму (т.е. в виде посто нного напр жени ) сигнал U подаетс  на пр мой вход операционного усилител  32, на инвертированный вход которого поступает сигнал U; с датчика 31 углового положени  регул тора 28 ам - плитуды. Разность этих сигналов &U.J -(и 3 - U.j) с выхода операци- онного усилител  32 поступает на вход усилител  34 мощности, к выходу кото-, рого подключена обмотка  кор  электда компаратора 27 на первый вход командного блока 24 не поступает и робот остаетс  в исходном положении. Если после установки инерционного груза 7 остаетс  сигнал л О, то операци  установки груза 7 повтор етс  и устанавливаетс  еще один инерционный груз 7 и т.д.

Аналогично происходит операци  сн ти  инерционных грузов 7 в случае, если на выходе цифрового компаратора

27 формируетс  сигнал А а--с 0.

Одновременно с подачей сигнала от блока 24 к манипул тору 18 на установку или сн тие инерционного груза 7, с второго выхода блока 24 через пульт 23 подаетс  сигнал на второй вход сумматора 52, который не снима- .

5

0

5

0

5

ных грузов а . „ поступает на второй вход устройства 47 ввода программируемого контроллера 14 и далее через микропроцессор 49 - к блоку 56 индикации .

Величина амплитуды колебаний вибростола 3 определ етс  состо нием входа регулировани  амплитуды вибраций источника 10 импульсов давлени . Сигнал а управлени  этим входом регулировани  вычисл етс  микропроцессором 49 и в виде двоичного цифрового кода поступает на третий выход устройства 48 вывода, а оттуда на вход цифрового аналогового преобразовател  33. Преобразованный в аналоговую форму (т.е. в виде посто нного напр жени ) сигнал U подаетс  на пр мой вход операционного усилител  32, на инвертированный вход которого поступает сигнал U; с датчика 31 углового положени  регул тора 28 ам - плитуды. Разность этих сигналов &U.J -(и 3 - U.j) с выхода операци- онного усилител  32 поступает на вход усилител  34 мощности, к выходу кото-, рого подключена обмотка  кор  элект71

родвигател  29. Вал электродвигател  29 будет вращатьс  до тех пор, пока напр жение U на выходе датчика 31 углового положени  (кинематически св занного с двигателем 29) не орав н етс  с управл ющим напр жением U, , Кроме того, скорость вращени  вала электродвигател  29 пропорциональна напр жению на его  коре, поэтому по мере приближени  вала электродвигател  к заданному положению, его ско- рость уменьшаетс , так как уменьшаетс  сигнал рассогласовани й1Тт на выходе операционного усилител  32, что обеспечивает устойчивую работу регул тора и точность позиционировани .

Положение входа 37 регулировани  частоты вибраций задаетс  управл ющим сигналом а на четвертом выходе устройства 48 вывода программируемого контроллера 14. Регул тор 35 час-; тоты вибраций реализован по такой же схеме, как и регул тор 28 амплитуды вибраций и работает аналогичным образом .

Измерение амплитуды и частоты вибраций производитс  при помощи датчика 42 линейного перемещени , под-: вижный элемент которого св зан с вибростолом 3, а неподвижньй установлен на станине 1 вибропресс-молот. С выхода этого датчика снимаетс  аналоговый сигнал Ug, который заводитс  на входы измерителей амплитуды 43 и частоты 44 вибраций. С этих измерителей сигналы в виде двоичного цифрового кода поступают соответственно на третий и четвертый входы устройства 47 ввода программируемого контроллера 14. Микропроцессор 49 согласно запи-. санной в блоке 46 пам ти программе последовательно запрашивает информацию с второго и третьего входов устройства 47 ввода и сравнивает полуг ченные значени  и а. с соответствующими управл ющими сигналами, вычисленными по изложенной методике - а и а, . В случае, если погрешность

отработки сигналов ла

Э1

- а

за

ла

-Я

-а - превышает Ю% абсо

(Лютного значени , то производитс  коррекци  сигналов управлени  а .и

а таким образом, чтобы уменьшить указанную погрешность.

С микропроцессором 49 св зан блок 56 индикации, на которой программным путем выводитс  информаци  об исходных данных: параметрах заготовки ма66271

териала и режимах вибропрессовани : амплитуде и частоте вибраций; величине статического прижима и количест ве инерционных грузов.

Контроль работы программируемого контроллера 14 осуществл етс  программным путем. Контроль работы уст-, ройства, на которых реализованы регу Q л торы 9, 28 и 35 и устройство 11, осуществл етс  узлом 51 блокировки. На выходе компаратора 53 может по - витьс  сигнал только в том случае, если напр жени  рассогласовани  u.U ,

с &U,. и ди , поступающие на их первые входы с операционных усилителей соответственно 13, 22 и 38, превыс т значени  эталонных напр жений, заведенные на вторые входы каждого из трех

2Q компараторов 53. Это произойдет, если какой-либо из управл ющих сигналов

а и а„ или а выйдет за пределы

1 2. „ ч

возможностей соответствующего регул тора , либо в случае отказа элементов 25 регул торов. При наличии на выходе любого из компараторов 53 сигнала, по вл етс  напр жение на выходе сумматора 52, включаетс  реле 55 аварийного отключени , дублиру  кнопку От- 30 ключение силовой части привода виб- ропресс-молота. 1 .

Таким образом, предлагаема  система управлени  особенно эффективна в услови х единичного и мелкосерийного производства, когда необходима часта  переналадка вибропресс-молота. Применение программируемого контроллера позвол ет по параметрам заготовки и ее материала вычислить рабочие параметры вибропресс-молота. Оснащение системы регул торами статического прижима, амплитуды и частоты вибраций позвол ет переналаживать вибропресс-молот без участи  оператора, а наличие пульта управлени  и ввода данных позвол ет осуществл ть дистанционное управление работой вибропресс-молота, например датчиков нагрузки, инерционных грузов, линейного перемещени  вибростола , углового положени  валов электродвигателей , регулирующих амплитуду и частоту вибраций, а также устройств управлени  и коррекции параметров вибропресс-молота, позвол ет производить точную настройку рабочих режимов вибропр есс-молота. За счет всего этого обеспечиваетс  эффективность использовани  системы управлени .

40

45

50

55

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система программного управлени  инерционным вибропресс-молотом, содер-i жаща  исполнительный цилиндр, шток которого жестко св зан с вибростолом, а поршнева  полость соедийена с источником импульсов давлени  и регул торами амплитуды и частоты вибраций,

   а также подвижную траверсу с инерци-i ю также соединенных между собой

   онными грузами, цилиндр статического прижима с регул тором статического прижима, отличающа с  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей и улучшени  ус- 15соответственно с первым и вторым вхо.-;

   ловий обслуживани  путем обеспечени дами источника импульсов давлени , а

   возможности программировани  управле-входы регул торов амплитуды и частоты

   ни , она снабжена датчиком линейныхвибраций через, второй и третий цифроперемещений вибростола, измерител мианалоговые преобразователи соединены

   амплитуды и частоты вибраций, манипу- 2о° двум  выходами программируемого

   л тором инерционных грузов с блоком управлени , датчиком инерционных грузов , схемой сравнени  трем  цифроана- логовыми преобразовател ми, узлом блокировок, аналого-цифровым преобразователем , а также программируемым контроллером, причем узел блокировок выполнен в виде источника опорного напр жени , выход которого соединен

   с установочными входами трех компара- зо ДРУгие входы которого соединены соотторов , измерительные входы которых подключены, соответственно первый - к выходу регул тора статического прижима , второй - к выходу регул тора амплитуды вибраций, а третий - к выходу

   /3

   регул тора частоты вибраций, выходы всех компараторов соединены с входами сумматора, выход которого св зан с реле аварийного отключени , при этом регул торы амплитуды и частоты вибраций вьтолнены идентично в виде серводвигател  посто нного тока и датчика углового положени  серводвигатеоперационного усилител  и усилител  мощности, выход которого подключен к  корю серводвигател  посто нного тока, вал которого механически св зан

   контроллера, другие два выхода которого св заны соответственно - с входами схемы сравнени  и первого цифро- аналогового преобразовател , выход 25 которого подключен к входу регул тора усилител  статического прижима, выход которого соединен через аналого- цифровой преобразователь с одним из входов программируемого контроллера.

   35

   ветственно с выходом схемы сравнени  и выходами измерителей амплитуды частоты вибраций, входы которых св заны с выходами датчика линейных перемеще- НИИ вибростола.

   0ue.t

   1

   5

   47

   Ч

   45

   3Ci j2

   Cff Ct2

   cfs Q

   сригЗ