SU1764748A1 - Устройство дл маркировки - Google Patents

Abstract

Устройство относитс  к автоматическому управлению технопогическими процессами и предназначено дл  автоматизации процесса маркировки различных материалов . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и улучшение технологических и эксплуата диснных характеристик . Движение маркировочной головки 10 относительно маркируемой детали осуществл ют с помощью пр иводов 5,6, перемещающих портал 9 с кареткой 4 и марки- ровочной головкой 10 вдоль листа маркируемого металла. С помощью привода блока каретки 4 маркировочную головку 10 перемещают в направлении, перпендикул рном движению портала 9. С помощью привода, вход щего в состав блока управлени  7 поворотом головки, осуществл ют поворот маркировочной головки относительно координаты Z. Подъем и опускание головки 10 по координате Z, стабилизацию высоты положени  головки 10 над поверхностью маркируемого металла обеспечивают приводом , вход щим в состав стабилизатора 3 высоты головки 8. Управление приводом в режиме слежени  за высотой положени  головки 10 относительно поверхности листа осуществл ют по сигналам стабилизатора высоты 8. Разовые команды формируют системой числового программного управлени  (СЧПУ) 1. Замыкание обратной св зи по положению портала 9, блока каретки 4 и блока управлени  7 поворотом головки, осуществл ют через микроЭВМ, вход щую в состав СЧПУ 1.1 з.п.ф-лы, 8 ил.

Description

Устройство относитс  к технике автоматического управлени  технологическими процессами и предназначено дл  автоматизации процесса маркировка различных материалов .

Целью данного изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей и улучшение технологических и эксплуатационных характеристик устройства.

На фиг.1 дана структурна  схема предложенного устройства дл  маркировки; на фиг.2 - структурна  схема, по сн юща  принцип электрокаплеструйной технологии; на фиг.З -структурна  схема, по сн юща  состав и работу маркировочной головки; на фиг.4 - структурна  схема блока синхронизации; на фиг.5 - структурна  схема знакогенератора; на фиг.6 - структурна  схема сервисного блока; на фиг.7 - структурна  схема блока управлени  поворотом маркировочной головки; на фиг.8 - структурна  схема стабилизатора высоты.

Первый выход системы 1 числового программного управлени  (СЧПУ) соединен с первым входом блока синхронизации 2, второй вход которого подключен к выходу сервисного блока 3. Второй,третий,четвертый и п тый выходы СЧПУ 1 соединены соответственно с входами блока каретки 4, приводов 5,6, блока управлени  7 поворотом головки и входом стабилизатора высоты 8.

Первые выходы блока каретки 4, портала 9, блока управлени  7 поворотом головки и третий выход блока синхронизации 2 подVJ

О

VJ

00

ключены к соответствующим входам системы 1 числового программного управлени .

Второй выход блока управлени  7 поворотом головки и первый выход стабилизато- ра высоты 8 соединены с маркировочной головкой 10. Первый выход блока синхронизации 2 через усилитель 11 подключен к вибратору 12, второй выход блока синхронизации 2 подключен к входу знакогенератора 13, вы- ход которого через усилитель сигналов зар да капли 14 подключен к зар жающему электроду 15. Выходы блока каретки 4, блока управлени  7 поворотом головки 10 и стабилизатора высоты 8 соединены с марки- ровочной головкой 10.

Выход высоковольтного источника питани  16 подключен к отклон ющим электродам 17. Маркировочна  головка 10 подключена к резервуару 18 дл  крас щей жидкости и к ловушке 19 дл  отработанной жидкости, котора , в свою очередь, соединена с приемным резервуаром 20 отработанной жидкости. Приемный резервуар 20 и подающий резервуар 18 подключены к пневмосистеме 21. Генератор капель 22 первым и вторым входами соединен соответственно с выходами вибратора 12 и резервуара 18, а выходом - с зар жающим электродом 15.

Входы узла 23 гальванической разв зки (фиг.4) подключены к кодовому выходу СЧПУ 1, по которому поступает 9-разр дный двоичный код, управл ющий работой знакогенератора 13. Выходы узла 25 гальва- нической разв зки подключены к первым входам многополюсного переключател  24, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам сервисного блока 3. Выходы многополюсного переключател  24 соединены с соответствующими входами регистра прив зки 25, схемы управлени  26 и входами знакогенератора 13. Кодовые выходы схемы 26 подключены к шине управлени  знакогенератора.

Первый выход схемы управлени  26 подключен к управл ющему входу регистра прив зки 25, второй выход схемы 26 соединен с управл ющим входом генератора защитных капель 27, а третий выход схемы 26 подключен к управл ющим входам схем установки коэффициентов делени  задержки фазы 28 и делител  С 29.

Выходы регистра прив зки 25 подключены к управл ющим входам делител  час- тота П 30, счетный вход которого подключен к выходу делител  на 8 31, а выход делител  30 подключен к первому входу формировател  синхроимпульсов 32, второй вход которого соединен с выходом

формировател  33 внешних синхроимпульсов .

Входы формировател  33, делител  31 и инвертора 34 подключены к выходу генератора 27 защитных капель, вход которого подключен к выходу схемы задержки фазы 35 и входу формировател  сигнала стробоскопа 36. Управл ющие входы схемы 35 подключены к выходам схемы 28 установки коэффициента делени . Выход делител  37 подключен к счетному входу делител  38, выход которого подключен к входу формировател  39, а управл ющие входы делител  38 подключены к выходам схемы 29 установки коэффициента делени  делител .

Адресные входы ОЗУ строки текста 40 подключены к соответствующим выходам регистра адреса знака 41, первый вход которого подключен к первому выходу схемы управлени  42, второй выход которой соединен с первым входом схемы прив зки 43, второй вход этой схемы подключен к первому выходу регистра 44 адреса строки матрицы знака, вторые его выходы подключены к адресным входам ПЗУ знаков 45 и одновременно к сервисному блоку через блок синхронизации, а вход регистра 44 адреса строки матрицы знака подключены к выходу переключател  46 размера по вертикали , первый вход которого подключен к первому выходу схемы прив зки 43, второй выход этой схемы соединен с первым входом переключател  47 размера по горизонтали , а третий выход схемы прив зки 43 подключен к первому входу регистра адреса капли 48, второй вход которого соединен с выходом коммутатора столбцов 49, а выходы регистра адреса капли 48 подключены к адресным входам цифроа- налогового преобразовател  50. Выхо,в ОЗУ размера знака 51 подключен к вторые входам переключателей размера 46, 47 Выход переключател  47 размера по гори зонтали подключен к входу регистра адре са 52 столбца матрицы знака, первый выход которого подключен к второму вхо ду регистра адреса знака 41, а второй вы ход регистра 52 подключен к адреснь входам коммутатора столбцов 49 и входос/ сервисного блока через блок синхрониза ции. Генератор 53 подключен к делителю 37 Выходы дешифратора 54 и инвертора 5Е подключены к соответствующим входам из лучающей матрицы 56. Входы дешифраторе 54 и инвертора 55 подключены к соответст вующим входам излучающей матрицы 56 Входы дешифратора 54 и инвертора 55 под ключены к соответствующим выходам зна

когенератора 13 через блок синхронизации 2.

Выходы блока клавиатуры 57 подключены к соответствующим входам блока синхронизации 2.

Выход регулируемого электропривода 58 подключен к двигателю 59, вал ротора двигател  которого соединен с тахогенера- тором 60, датчиком обратной св зи 61 и через редуктор 62, с маркировочной голо- вкой 10. Вход датчика 51 и его выход подключены к соответствующим входам системы 1 числового программного управлени . Выход тахогенератора 60 подключен к первому входу регулируемого электропри- вода 58, второй вход которого подключен к соответствующему выходу системы 1 числового программного управлени .

Антенна 63 стабилизатора высоты (фиг.8) подключена к генератору 64, выход которого подключен к первому входу формировател  65, а вторые входы блока 65 подключены к соответствующим выходам системы 1 числового программного управлени . Выход формировател  сигналов 65 подключен к первому входу регулируемого электропривода 66, второй вход которого соединен с выходом тахогенератора 67. Выход регулируемого электропривода 66 подключен к двигателю 69, выход послед- него соединен с тахогенератором 67, и через редуктор 69 с маркировочной головкой 10.

Устройство работает следующим образом .

Перемещение маркировочной головки 10 относительно маркируемой детали (листа металла) осуществл етс  с помощью приводов 5,6, перемещающих портал 9 с блоком каретки 4, маркировочна  головка 10 пере- мещаетс  в направлении, перпендикул рном движению портала 9.

С помощью привода, вход щего в состав блока управлени  7 поворотом головки, осуществл етс  поворот марки- ровочной головки 10 относительно координаты Z, Подъем и опускание головки 10 по координате Z, стабилизаци  высоты положени  головки 10 над поверхностью маркируемого металла обеспечиваетс  приводом, вход щим в состав стабилизатора 8 высоты головки. Управление этим приводом в режиме слежени  за заданной высотой положени  головки 10 относительно поверхности листа осуществл етс  по сигналам стабилизатора высоты 8. Разовые команды Подн ть головку, Опустить головку формируютс  системой 1 числового программного управлени  по заданной программе. Замыкание обратной св зи по положению портала 9, блока каретки 4 и блока управлени  7 поворотом головки осуществл етс  через микроЭВМ, вход щую в состав СЧПУ1.

В состав СЧПУ1 вход т узлы сопр жени  с датчиками обратной св зи по положению , решающие задачи запитки датчиков и преобразовани  типа угол- код. СЧПУ 1 программно управл ет приводами 5,6 портала, блока каретки 4 и блока управлени  7 поворотом головки. Программное обеспечение СЧПУ позвол ет осуществл ть синхронное управление двум  приводами 5,6 портала 9 и одновременно решать задачи круговой и линейной интерпол ции.

Высокочастотное напр жение с выхода кварцевого генератора 64 поступает в антенну 63, котора  создает в металлическом маркируемом листе поле вихревых токов, обратное действие которых вызывает изменение активного и индуктивного сопротивлений антенны 63. Степень воздействи  вихревых токов на параметры антенны 63 зависит от рассто ни  от антенны 63 до листа маркируемого металла.

Поскольку антенна включена в колебательный контур генератора 64, изменение параметров антенны 63 приводит к изменению амплитуды выходного сигнала генератора 64, который через формирователь 65 поступает на вход регулируемого привода 66.

Под действием посто нного давлени  +Р (пор дка 0,8 + 1 кг/см2) происходит вытеснение крас щей жидкости из резервуара 18 через сопловый элемент генератора капель 22,

Сменный сопловый элемент представл ет собой металлический наконечник, в который запрессован часовой камень с калиброванным отверстием 100 мкм. Если на генератор не оказывать возмущающего воздействи , то поток жидкости из сопла представл ет сплошную ламинарную струю.

При подаче на пьезокерамические шайбы импульсного напр жени  с частотой каплеобразовани  F механические колебани  пьезокерамических шайб (вибратора), увеличива сь по амплитуде, передаютс  соплу. Жидкость в окрестности сопла испытывает модул цию давлени , что, в конечном счете, приводит к дроблению струи на регул рный поток капель . Поток капель пролетает через зар жающий электрод 15 и отклон ющие электроды 17. Если капли не имеют зар да , то посто нное электрическое поле, об- разованное между отклон ющими

электродами, на них не действует и капли попадают в ловушку 19, из которой отсасываютс  в приемный резервуар 20. Зар жающий электрод 16 расположен в зоне отрыва капли от струи и, если в момент отрыва капли подать на зар жающий электрод импульс напр жени , то оторвавша с  капл  жидкости получит зар д, пропорциональный амплитуде импульса напр жени . Величину напр жени  импульсов, поступающих на зар жающий электрод 15, формирует знакогенератор 13. Пролета  через отклон ющие электроды 17, зар женные капли жидкости измен ют траекторию своего движени . Угол отклонени  траекто- рии пропорционален величине зар да каждой капли. Незар женные капли имеют нулевой угол отклонени  и попадают в ловушку 19.

Пневмосистема 21 обеспечивает стаби- лизацию давлени  +Р в подающем резервуаре 18 и формирование давлени  + Р в подающем резервуаре 18, и формирование давлени  -Р дл  приемного резервуара 20.

Формирование сигналов, необходимых дл  управлени  работой маркировочной головки , осуществл етс  в блоке синхронизации 2 и знакогенераторе 13.

Блок синхронизации 2 предназначен дл  формировани  основных синхронизиру- ющих сигналов, обеспечивающих работу знакогенератора 13 и маркировочной головки 10.

На фиг.4 показаны:

СИ - синхроимпульсы прив зки скоро- сти печати знака к скорости перемещени  маркировочной головки;

F-сигналы возбуждени  пьезокерами- ческих шайб (вибратора);

ТИ - тактовые импульсы;

fcrpo6 - сигналы питани  светодиода стробоскопа;

строб-ЦАП - сигналы стробировани  цифроаналогового преобразовател  в знакогенераторе .

Формирование всех сигналов в блоке синхронизации осуществл етс  от сигналов кварцевого генератора 53. Выходной сигнал генератора 53 через делитель 37 поступает на вход делител  частоты 38, представл ющий собой счетчик с переменным коэффициентом делени . По управл ющим сигналам, поступающим с выхода схемы управлени  26, измен етс  код на выходе схемы 29 и соответственно код на установочных входах делител  частоты 38, за счет этого измен етс  частота сигналов на его выходе, а следовательно, и на выходе формировател  39. Таким образом осуществл етс 

изменение частоты сигналов каплеобразо- вани  F, поступающих на вибратор маркировочной головки. Частота подбираетс  такой, чтобы дробление струи жидкости на капли начиналось как можно ближе к соплу 22.

Формирователь 39 преобразует короткие импульсы с выхода делител  38 в серию импульсов со скважностью два. Импульсы с частотой F с выхода формировател  39 через стандартный усилитель 11 поступают на вибратор 12 маркировочной головки 10.

Импульсы с частотой F одновременно поступают на вход схемы задержки фазы 35, котора  предназначена дл  обеспечени  надежного зар да капель в момент их отрыва от струи в точке дроблени .

Схема 28 установки коэффициента делени  задержки фазы выполнена и работает аналогично схеме 29. Сигналы с выхода схемы 35 задержки фазы поступают на вход генератора 27 защитных капель, который обеспечивает формирование сигналов ТИ и строб.ЦАП, необходимых дл  образовани  защитных капель между двум  зар женными капл ми. Это необходимо дл  того, чтобы исключить вли ние зар женных капель друг на друга в полете, что ухудшает качество печати.

В качестве генератора защитных капель может быть использован счетчик с переменным коэффициентом делени , аналогичный делител м 38, 35. На установочные входы этого счетчика 27 выдаютс  сигналы с выхода схемы управлени  26. Выходные сигналы генератора 27 защитных капель в виде тактовых импульсов (ТИ) поступают на вхол знакогенератора 13 и одновременно на входы делител  31 и формировател  33. С выхода делител  31 сигналы поступают на счетный вход делител  30, на установочные входы которого поступает код прив зки с выходов регистра 25.

Выходные импульсы делител  частоты 30 поступают на вход формировател  синхроимпульсов 32, сигналы с выхода которого поступают в знакогенератор 13.

Делитель 31 обеспечивает формирование синхроимпульса (СИ) на каждые 8 тактовых импульсов, что необходимо дл  работь знакогенератора 13 (опрос 7 строк столбце матрицы знака и один пропуск при печати)

Четырехразр дный код прив зки с вы ходов регистра 25 измен ет коэффициент делени  делител  30, а следовательно, и ча стоту считывани  столбцов матрицы знак при печати, котора  определ етс  частотой СИ.

Чем меньше код прив зки (код скоро сти), тем больше скорость печати знаков

При коде прив зки КП 0 осуществл етс  максимальна  печать знака минимального размера (матрица 5X7 точек),

Входной многополюсный переключатель 24 предназначен дл  приема управл ющей информации из системы числового программного управлени  через узел 23 гальванической разв зки.

Обмен информацией между СЧПУ 1 и блоком синхронизации 2 осуществл етс  16-разр дными словами. Каждое слово передаетс  двум  байтами. Первым байтом первого слова передаетс  признак ввода информации, а вторым байтом первого слова - код прив зки скорости. Первым байтом второго и последующих 30 слов передаетс  код размера знака, а вторым байтом этих слов - код знака. Тридцать первым словом передаетс  признак конца строки текста.

Тридцать вторым словом передаетс  команда Печать, по которой начинаетс  работа знакогенератора 13. После окончани  маркировки в блоке синхронизации 2 формируетс  запрос в СЧПУ1 на запись новой строки текста.

Знакогенератор 13 предназначен дл  запоминани  данных, полученных от СЧПУ1 или сервисного блока, и преобразовани  их в развертку импульсных напр жений, соответствующих матрице изображени  знаков, записанных в ПЗУ.

Знакогенератор 13 обеспечивает:

-прием из блока синхронизации 2 и хранение тридцати двух 12-разр дных слов (8 разр дов - код знака, 4 разр да - размер знака);

-выдачу в сервисный блок адреса  чейки пам ти маркируемого знака дл  индикации его изображени ;

-выдачу импульсов напр жени  дл  зар да капли крас щей жидкости, соответствующих матрице изображени  знака.

Дл  хранени  информации Е знакогенераторе 13 имеютс  запоминающие устройства (ЗУ) знаков строки текста 40 и размера знака 51.

С выходов ОЗУ 40 строки текста код знака поступает на адресные входы ПЗУ знаков 45.

При поступлении в знакогенератор 13 сигнала Сброс все основные узлы устанавливаютс  в исходное положение, при поступлении сигнала Ввод РА знака в строке устанавливаетс  в режим Запись. Процесс записи информации в ЗУ ловтор етс  до тех пор, пока не будет прин т код, соответствующий концу строки текста, после чего регистр 41 адреса знака строке текста устанавливаетс  в исходное состо ние, а

схема управлени  переходит в состо ние Стоп, На этом процесс ввода информации заканчиваетс . При поступлении сигнала Пуск схема управлени  42 устанавливает

РА знака 43 в строке текста в режим Считывание , который характеризуетс  последовательным изменением состо ни  на единицу после каждого такта считывани  кодов из ЗУ 40 и ОЗУ 51.

0 Изменение состо ни  РА знака 41 в строке осуществл ет сигнал переноса из регистра адреса 52 столбца матрицы знака. После прихода первого импульса переноса из РА 52 столбца матрицы знака на счетный

5 вход РА знака 41 в строке на выходах ОЗУ 40,51 устанавливаютс  коды первого в строке текста и его размера.

Код знака поступает на адресные входы ПЗУ 45, а код размера - на информаци0 онные входы переключателей размера по вертикали 46 и горизонтали 47, представл ющих собой двоичные счетчики с переменным коэффициентом делени . На счетный вход РА 44 строки матрицы знака,

5 представл ющего собой трехразр дный счетчик в режиме вычитани , поступают тактовые импульсы (ТИ) через переключатель 46 размера знака по вертикали. Импульс переноса из РА 44 строки матрицы

0 знака через схему прив зки 43 и через переключатель 47 размера по горизонтали поступают на счетный вход РА 52 столбца матрицы знака, который представл ет собой трехразр дный счетчик в режиме сум5 мировани  при печати знаков строки слева направо или вычитани  при печати справа налево.

Код с выхода РА 44 строки матрицы знака поступает на младшие адресные входы

0 ПЗУ знаков 45, а с выходов РА 52 столбца матрицы знака - на адресные входы коммутатора столбцов 49. При совместной работе указанных блоков на выходе коммутатора 49 столбцов по витс  развер5 тка импульсов, соответствующих черным точкам изображени  знака. Эти импульсы формируют код адреса капли на выходе РА капли 48.

После опроса точек последнего стол0 бца матрицы знака на выходе РА 52 столбца матрицы знака формируетс  сигнал переноса, который поступает на вход РА 41 знака в строке текста и измен ет его состо ние на единицу. В результате на

5 выходе ЗУ строки текста 40 по витс  код следующего знака в строке текста, а на выходе ЗУ размера 51 - код размера этого знака.

Последовательность маркировки знаков строки текста, записанных в ЗУ 40, будет

продолжатьс  до тех пор, пока из ЗУ 40 не будет получен код Конец строки текста. При этом происходит сброс всех регистров, формируетс  запрос в СЧПУ1 на прием новой строки текста.

Таким образом, знакогенератор преобразует данные, полученные в виде двоичного кода, в развертку импульсов напр жени , соответствующих черным точкам изображени  знаков.

Сервисный блок 3 предназначен дл  контрол  работы знакогенератора 13 и наладки блока синхронизации 2 и знакогенератора 13. Кроме того, с помощью сервисного блока 3 можно отлаживать качество маркировки и производить отладку маркировочной головки 10. Дл  ввода в устройство управлени  маркировочной головкой 10 (знакогенератор) двоичных кодов букв, цифр, служебных и специальных символов, а также дл  задани  различных режимов работы в сервисном блоке 3 используетс  блок клавиатуры 57.

Устройство 70 отображени  маркируемого знака, состо щее из излучающей матрицы светодиодов 56, дешифратора 54 инвертора 55, предназначено дл  визуального наблюдени  маркируемого знака.

Дл  управлени  светодиодной излучающей матрицей 56 из знакогенератора 13 поступают код строки матрицы маркируемого знака и код столбца матрицы этого же знака

Код индицируемого знака хранитс  в ЗУ знакогенератора 13, а код адреса  чейки ЗУ, в которой хранитс  индицируемый (маркируемый ) знак, поступает в сервисный блок 3 и идицируетс  в индикаторе 71, который представл ет собой п ть дискретных светодиодов .

Кроме того, в сервисном блоке 3 могут быть расположены и дополнительные органы управлени  в виде блока 72, необходимые дл  быстрого отыскани  неисправностей в устройстве

Таким образом, устройство позвол ет расширить функциональные возможности процесса маркировки, улучшить технологические и эксплуатационные характеристики оборудовани  дл  маркировки.

Claims (2)

1.Устройство дл  маркировки, содержащее маркировочную головку, установленную на блоке каретки, вход которой

соединен с выходом резервуара дл  крас щей жидкости под давлением, и ловушку отработанной жидкости с приемным резервуаром и пневмосистемой, включающей в себ  генератор капель, механически св занный с вибратором, зар жающий электрод, отклон ющие электроды, подключенные к выходам высоковольтного источника питани , блок синхронизации, подключенный первым выходом через усилитель к вибратору , а вторым выходом к знакогенератору, соединенному с переключател ми размеров изображений знаков по вертикали и горизонтали , выход знакогенератора через усилитель подключен к зар жающему электроду , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и улучшени  технологических и эксплуатационных характеристик, оно снабжено системой числового программного управлени  (СЧПУ), сервисным блоком , блоком управлени  поворотом маркировочной головки, блоком стабилизации высоты головки над поверхностью маркируемого издели , порталом с двум 

синхронно-управл емыми от СЧПУ приводами , блоком каретки, установленным на портале, первый вход блока синхронизации подключен к выходу сервисного блока, второй его вход подключен к первому выходу

СЧПУ, второй, третий, четвертый и п тый выходы которой соединены соответственно с входами блока каретки, приводами портала , блока управлени  поворотом головки и стабилизатора высоты, при этом первые выходы блока каретки, портала, блока управлени  поворотом головки и третий выход блока синхронизации подключены к соответствующим входам СЧПУ, а второй выход блока управлени  поворотом головки и первый выход стабилизатора высоты соединены с маркировочной головкой.

2.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что сервисный блок выполнен в виде устройства отображени  маркируемого знака , индикатора адреса маркируемого знака и стандартного блока клавиатуры.

блок управлени  маркиробочной голодкои

-

-Р

+Р

iys aooooooa

Iff

ш /С/ х -

59338

гй

i

j

is

773 VzZZZZZ /)

о о о &

19

Фиг. 2

У///////////////,

59338

К

//

22

13

Nh

Фиг.6

фиг.7

(}