способ управления прессом и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ управления прессом, включающий задачу в установочном режиме нижнего положения ударника, включение в рабочем режиме привода ударника пресса, определение момента автоматического отключения привода как момента прохождения ударником нижнего положения, задаваемого датчиком позиций отключения и временной задержки, отличающийся тем, что в установочном режиме задают дополнительное положение ударника, на постоянную величину сдвинутое вверх относительно его нижнего положения, а в рабочем режиме временную задержку определяют согласно зависимости t₃=Kt_п, где K - коэффициент, определяемый экспериментально, t_п- время прохождения ударником расстояния между дополнительным и нижним положением ударника.

2. Устройство для управления прессом, содержащее привод ударника и блок управления, соединенный одним входом с кнопками ручного включения привода, а другим входом через цепь автоматического отключения с датчиком положения ударника, отличающееся тем, что цепь автоматического отключения привода содержит датчик перемещений и датчик изгиба ударника, управляемый усилитель, два компаратора, триггер, клавиатуру с двумя выходами напряжения, две схемы НЕ, генератор импульсов с двумя выходами: постоянной и регулируемой частоты, две схемы совпадений, интегратор, ноль-компаратор, дифференцирующую цепь, при этом выход датчика перемещений ударника соединен с первыми входами компараторов, выход датчика изгиба ударника соединен с управляющим входом усилителя, первый выход напряжения клавиатуры соединен с вторым входом компаратора, выход которого связан с R-входом триггера, а второй выход напряжения клавиатуры через управляемый усилитель с вторым входом компаратора, выходом соединенного с S-входом триггера, выход которого соединен с входом первой схемы НЕ и первым выходом первой схемы совпадений, а выход первой схемы НЕ с вторым входом второй схемы совпадений, выход постоянной частоты генератора импульсов соединен через первую схему совпадений с суммирующим входом интегратора, а выход регулируемой частоты импульсов генератора соединен через вторую схему совпадений с вычитающим входом интегратора, выход последнего соединен через нуль-компаратор с третьим входом второй схемы совпадений и через последовательно соединенные схемы НЕ и дифференцирующую цепь с вторым входом блока управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам управления работой вырубочных прессов и может быть использовано в обувной, швейной и кожгалантерейной промышленности.

Известен способ управления прессом /2/, при котором ручными кнопками включают привод пресса, а автоматическое отключение привода осуществляют концевым выключателем с временной задержкой, задаваемой с помощью клавиатуры.

Однако при увеличении, например, периметра резака необходимо пропорционально увеличить приложенную к нему силу для надежного прорубания материала. Упругие деформации ударника и рамы, возможные произвольные положения резака относительно консоли требуют при каждой замене резака частых подстроек времени задержки для обеспечения надежного прорубания материала при малом врезании резака в колоду, что снижает производительность работы пресса.

Известно устройство для управления гидроприводом вырубочного пресса, содержащее блок управления приводом ударника пресса, первым входом соединенного с кнопками включения привода, а вторым входом подключенного к датчикам позиций автоматического отключения привода в конце рабочего хода, выбор которых выполнен с помощью датчиков используемых резаков, а упругие деформации ударника компенсируются дополнительным приводом вертикального перемещения датчиков прототип.

Устройство инерционно и громоздко в конструктивном исполнении, возможны случаи неправильного размещения резаков относительно их датчиков, что приводит к снижению надежности работы пресса, так как для реализации способа управления требуется высокая внимательность оператора при длительной работе на прессе. Кроме того смена обрабатываемого материала требует дополнительных настроек устройства управления.

Поставлена задача создать такой способ управления прессом и устройство для его реализации, которые позволили бы повысить надежность в работе пресса путем сокращения вероятности ошибки в определении момента отключения привода ударника в конце рабочего хода.

Задача решается тем, что в способе управления приводом ударника пресса в установочном режиме задают нижнее положение ударника, в рабочем режиме включают привод ударника пресса, а момент автоматического отключения привода определяют моментом прохождения ударником нижнего положения, задаваемого датчиком позиций отключения, и временной задержкой, отличающийся тем, что в установочном режиме задают дополнительное положение ударника на постоянную величину сдвинутое вверх относительно нижнего положения, а в рабочем режиме временную задержку определяют автоматически по формуле t₃ kt_n, где К коэффициент, определяемый экспериментально в установочном режиме,t_n время прохождения ударником расстояния между дополнительным и нижним положением ударника.2 Устройство для осуществления способа, содержащее привод ударника и блок управления, соединенный одним входом с кнопками ручного включения привода, а другим входом через цепь автоматического отключения с датчиком положения ударника, отличающееся тем, что цепь автоматического отключения привода содержит датчик перемещений и датчик изгиба ударника, управляемый усилитель, два компаратора, триггер, клавиатуру, две схемы НЕ, генератор импульсов с двумя выходами: постоянной и регулируемой частоты, две схемы совпадений, интегратор, ноль-компаратор, дифференцирующую цепочку, при этом выход датчика перемещений ударника соединен с первыми входами компараторов. Выход датчика изгиба ударника соединен с управляющим входом усилителя. Первый выход клавиатуры, задающий нижнее положение ударника, соединен со вторым входом компаратора, выход которого связан с входом триггера, а второй выход клавиатуры, задающий дополнительное положение ударника, через управляемый усилитель связан со вторым входом компаратора, выходом соединенного с S -входом триггера, выход которого соединен со входом первой схемы НЕ и первым входам первой схемы совпадений, а выход первой схемы НЕ со вторым входам второй схемы совпадений. Выход постоянной частоты генератора импульсов соединен через первую схему совпадений с суммирующим входом интегратора, а выход регулируемой частоты импульсов генератора соединен через вторую схему совпадений с вычитающим входом интегратора. Выходы интегратора соединены со входами ноль-компаратора, выход которого соединен с третьим входом второй схемы совпадений и через последовательно соединенные схему НЕ и дифференцирующую цепь со вторым входом блока управления.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен пресс с размещением элементов устройства; на фиг.2 блок-схема устройства управления; на фиг.3 временные диаграммы, поясняющие работу пресса.

Дополнительно отражены базовые положения ударника через зазор h между датчиком (и ударником: h_b верхнее положение; h_k h_н + d - касание резака, где -d толщина кожи, h_н- нижнее положение, соответствующее рабочей поверхности колоды без влияния на нее силовых нагрузок, h_p = h_H-hg снижение рабочей поверхности колоды под действием силовых нагрузок, h_Hg = h_H+h дополнительный уровень для реализации предложенного способа управления (h = 0,2 мм) а также l_i текущее расстояние от оси консоли до центра периметра резака, _i текущий угол изгиба поверхности ударника под действием силовых нагрузок.

Устройство управления содержит раму 1, на которой закреплен привод 2 вертикального перемещения консоли 3 с ударником 4, действующего через резак 5 на рабочую поверхность колоды 6. На задней части рамы установлен шток 7 с бесконтактным датчиком 8 перемещений ударника 4. Аналогичный датчик 9 изгиба ударника 4 установлен на пластине 10, жестко закрепленной на консоли 3.

Блок 11 управления приводом 2S входом связан с кнопками 12 включения, а R входом связан с цепью автоматического отключения привода 2, содержащей датчики 8 перемещений и 9 изгиба ударника 4, вырабатывающие напряжения пропорциональные зазору датчик поверхность ударника, клавиатуру 13 с двумя выходами напряжений, соответствующих h_н и h_нg первый из которых задает нижнее положение ударника h_н, второй дополнительное положение ударника h_нg, компараторы 14 и 15, управляемый усилитель 16, триггер 17, две схемы НЕ 18 и 19, генератор 20 импульсов с двумя выходами: высокой частоты f₁ и регулируемой частоты f₂, две схемы совпадений 21 и 22, интегратор 23, например, реверсивный счетчик, нуль компаратор 24 и дифференцирующую цепь 25. Выход датчика 8 перемещений связан с первыми входами компараторов 14 и 15, а выход датчика 9 изгиба соединен с управляющим входом усилителя 16. Первый выход напряжения клавиатуры 13, задающий h_н, соединен со вторым входом компаратора 14, а второй выход напряжения клавиатуры, соответствующего h_нg через усилитель 16 связан со вторым входом компаратора 15, выход которого соединен с S -входом триггера 17, R входом соединенного с выходом компаратора 14.

Выход компаратора 17 соединен с первым входом схемы 21 совпадений и через первую схему НЕ 18 со вторым входом схемы 22 совпадения. Первый выход генератора 20 импульсов частоты f₁ соединен со вторым входом схемы 21 совпадений, а второй выход f₂ генератора 20 с первым входом второй схемы 22 совпадений. Выход первой схемы 21 совпадений соединен с суммирующим входом интегратора 23, а выход второй схемы 22 совпадений с вычитающим входом интегратора 23, выходы которого соединены со входами ноль-компаратора 24. Выход последнего соединен с третьим входом второй схемы 22 совпадений, а также через последовательно соединенные вторую схему НЕ 19 и дифференцирующую цепь 25 со вторым, R -входом блока 11 управления.

Устройство управления работает следующим образом.

После подачи питания устройство переходит в исходное состояние: блок 11 управления имеет за выходе нулевое напряжение U₁₁, интегратор 23 устанавливается в нулевое положение, при котором на выходе ноль-компаратора 24 также нулевое напряжение U₂₄ 0, у триггера 17 нулевое выходное напряжение U₁₇ 0.

Способ осуществляется следующим образом.

1. В установочном режиме укладывают резак 5 на колоду 6 без кожи и опускают ударник 4 до соприкосновения с резаком 5. Это в координатах h движения ударника 4 соответствует h_k h_н h_p. По выходному напряжению датчика 8 с помощью клавиатуры 13 запоминают код h_н нижнего положения ударника, после чего устанавливают и запоминают код h_нg.

2. В рабочем режиме резак 5 среднего периметра укладывают на кожу у края колоды 6, близкого консоли 3. У управляемого усилителя 16 устанавливают единичный коэффициент усиления. У генератора 20 частота f₁ импульсов равна 50 кГц, а f₂ устанавливают также 50 кГц.

3. При l_imin / случай 1, фиг.1 / включают привод 2. В конце рабочего хода ударника 4 на резак 5 действует сила F_i резания кожи, снижающая уровень h_p колоды 6 на величину hg упругих деформаций колоды 6 и рамы 1. Пропорциональное уменьшается скорость Y резания, определяемая через значение временного интервала t_n. Требуется временная задержка момента отключения привода для дополнительного перемещения ударника на hg. Повторяя включение привода 2 и уменьшая частоту f₂ добиваются качественного прорубания кожи.

4. Смещают резак 5 от консоли 3 к краю колоды 6 /случай II, рис.1/. Сила F_i дополнительно создает изгибающий момент M_i F_il_i и поворачивает ударник на угол _i. Требуется коррекция t_n для дополнительного перемещения ударника на litg_i. Повторяя включение привода 2 и увеличивая коэффициент усиления усилителя 16 добиваются качественного прорубания кожи.

5. Проверяют настройку устройства управления, повторяя пункты 3 и 4. Фиксируют коэффициент усиления управляемого усилителя 16 и частоту генератора 20. Определяют . Пресс готов к работе.

В рабочем режиме нажимают кнопки 12. Импульс напpяжения U₁₂ переводит блок управления 11 в единичное положение, при котором напряжение U₁₁ включает привод 2 ударника 4. При прохождении ударником 4 откорректированного положения h_нg и h_н формируются фронты, определяющие длительность выходного импульса U₁₇триггера 17. За время t_n интегратор 23 считает импульсы частоты f. Одновременно с началом счета ноль-компаратор 24 вырабатывает на выходе высокое напряжение U₂₄, подготавливающее схему 22 совпадений к открытию.

Момент перехода на U₁₇ 0 определяет запирание схемы 21 и отпирание схемы 22 совпадений. Импульсы U₂₂ частотой f₂ поступают на вход вычитания интегратора 23. В момент разврата интегратора 23 в исходное нулевое состояние ноль-компаратор 24 формирует задний фронт импульса U₂₄, который обеспечивает запирание схемы 22 и одновременно через схема 19 и 25 переводит блок управления 11 в нулевое положение и отключает привод 2 ударника 4. Так формируется временная задержка t₃ в отключении привода 2, необходимая для компенсации упругих деформаций силовой цепи пресса.

На фиг.3 случай I соответствует использованию резака с малым периметром /малая плотность материала, острый резак, малое l_imin а случай II - использованию резака с большим периметром /высокая плотность материала, тупой резак, большое l_i. Измерение временного интервала t_n позволяет автоматически сформировать временную задержку t₃ для автоматической отстройки от непостоянства указанных параметров.

Последовательность действий при подборе конкретной величины коэффициента K пo усредненным данным результатов испытаний различных типов прессов.

Скорость свободного хода ударника определяется мощностью двигателя, привода ударника Y_c мм/мс. Действие максимальной силы F_i сопротивления резанию материала приводит к снижению скорости до Y_p примерно равной 0,02 мм/мс. Действие максимальной силы F_i сопротивления резанию материала приводит к снижению скорости до Y_p, примерно равной 0,02 мм/мс.

Таким образом при заданном h = 0,2 мм длительность измеряемого временного интервала может варьироваться от 2 до 10 мс, что при f 5О кГц дает диапазон кодов интегратора от 100 до 500.

По Закону Гука F_i= E_э П_рi b hgl_g,

где F_i- сила резания материала, Е_э модуль Юнга силовой механической цепи, П_pi текущий периметр резака, В_p ширина острой кромки резака, l_g длина деформируемой механической цепи, hg величина упругой деформации механической цепи.

Рост действующего сечения Si = П_рi B_р резака требует большей силы F_i для качественного прорубания материала. Увеличение F_i приводит к большим значениям hg и требует увеличения t₃ до момента отключения привода ударника. Ввиду технологического разброса конструктивных параметров каждый пресс имеет свою податливость силовой, механической цепи, определяющей коэффициент К.

Так при К=10, F_i 5 кГц и при указанных t_n будет варьироваться от 20 до 100 мс, что соответствует учету упругой деформации механической цепи hg = V_p t₃= 2 мм..

Использование повышенных позволяет получить малое время t_n для измерения скорости резания материала и реализовать широкий диапазон временных задержек t₃ до моментов отключения привода ударника 4. Это позволяет без дополнительных подстроек расширить технологические возможности пресса, а также повысить надежность работы пресса путем сокращения вероятности ошибочного переключения в конце рабочего хода.

Работа устройства управления по указанному способу проверена на прессах 13005.91 КОМПАРТ, ФРГ и ПАК-10, ОРЕЛ, Россия.