Устройство для управления импульсной резкой заготовкой

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (1!) (5!) В 22 D 11/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3669853/22-02 (22) 08.12.83 (46) 30.05.85. Бюл. Р :д (72) В.А Китаев, В.А.Коршун, P.Ï.NHxàéëîâ и А.Л.Полушин

1 (7l) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика" (53) 621.746.27(088.8) (56) I. .Маргонян Ш.М., Карсик В.А.

Электрооборудование и автоматизация установок непрерывной разливки стали

М., "Иеталлургия", 1969, с.165-168.

2. Авторское свидетельство СССР

В 367648, кл. В 21 J 7/26, 1973.

3. Патент CIIIA 1(3877331, кл. В 26 7 5/12, 1975. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ИМПУЛЬСНОЙ РЕЗКОЙ ЗАГОТОВКИ, содержащее,цатчик положения переднего конца заготовки, таймер и компаратор, выход которого соединен с узлом пуска на наполнение и зажигание смеси камеры сгорания Машины импульсной резки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности пореза и повьппения производительности, устройство дополнительно содержит импульсный датчик перемещения заготовки, формирователь временных интервалов, триггер, первый и второй счетные блоки, генератор импульсов н задатчнк мерной длины, причем выход задатчика мерной длины подсоединен к информационному входу первого счетного блока, к управляющему входу которого подсоединен выход триггера, а к счетному входу — выход импульсного датчика перемещения заготовки, с которым соединен также второй счетный вход второго счетного блока, выхгц первого счетного блока соединен с первым входом компаратора, выход

t второго счетного блока соединен с вторым входом компаратора, первый управляющий вход второго счетного блока соединен .с выходом формирователя временных интервалов, информационный вход которого соединен с раз" ряднйм выходом .таймера, а счетный вход — с выходом генератора импульсов, к которому подсоединен также сигнальный вход таймера, первый управляющий вход таймера подсоединен к узлу пуска на наполнение и зажигание смеси. камеры сгорания, второй управляющий вход - к выходу компаратора,.а также к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом датчика положения. переднего конца заготовки..

I l 58287

Однако использование этого устрой ства для машин импульсной резки не

Изобретение относится к устройствам для управления и приведения в действие машины импульсной резки отлитого в УНРС полуфабриката.

Известно устройство управления резом непрерывного слитка на мерные длины в установке непрерывной разливки стали (УНРС ), оснащенной машинами газокислородной резки, содержащее датчик импульсов длины, подключенный 10 через формирователь к входу десятичного счетчика, выполненного на декадах, выходы которых через переключатели задания значения мерной длины подключены к входам элемента И, 15 выход которого соединен с выходным каскадом, формирующим сигнал На управление гаэореэкой

В этом устройстве при достижении передним концом слитка оси реза в начале разливки оператор вручную устанавливает его узлы в исходное (нулевое ) состояние и с помощью пере. ключателей задает значение необходимой мерной длины для пореза. Далее устройство работает в автоматическом режиме, При достижении в счетчике значения длины пути, проходимого концом слитка, значения задания на ф переключателях выходной каскад формирует сигналы на управление газорезкой и установку устройства в исходное состояние — для отсчета пути нового слитка; Газорезка, перемещаясь синхронно со слитком, производит его порез, по окончании которо" го возвращается в исходное состояние.

Зона, в которой производится отрезание заготовки, зависит от скорости перемещения слитка, его поперечных размеров и достигает 4 м. Это устройство обеспечивает управление порезом непрерывного слитка на мерные длины, превышающие 8 м, с учетом возврата тележки, несущей режущий

45 элемент. При порезе слитка на меньшие длины, например 3-4 м для сортопрокатных станов, в УНРС используются машины импульсной резки, режущие ножи которых устанавливаются ста"

50 ционарно относительно перемещения слитка. Камера машины наполняется горючей смесью до необходимого давления, при достижении которого произ. водится взрыв смеси и порез ("поруб" ) литой заготовки.

55 обеспечивает необходимой точности пореза на заданные длины, так как в нем не предусмотрен учет факторов, связанных с наполнением камеры машин импульсной резки (изменений скорости и времени наполнения).

Кроме того, в определение отрезаемой длины вносится ошибка уже в начале отсчета длины нового отрезка, который в известном устройстве осуществляется с момента предыдущего реза, вследствие того, что в момент пореза с помощью машин импульсной резки заготовка смещается как по ходу перемещения (отрезанная заготовка), так и в обратном направлении, при этом в каждом порезе величина смещения различная и достигает 30-40 мм.

Известно также устройство для ав" томатического наполнения и поджога горючей смеси в камере сгорания, содержащее три датчика положения, образующих два равных между собой базовых отрезка, причем третий дат чик установлен на отметке "мерная длина", а длина базового отрезка равна произведению максимально возможной скорости движения слитка на максимально возможное время наполнения камеры. Датчики положения, электрически связаны с релейной системой управления электродвигателем, с выходным валом которого непосредственно связан первый подвижный контакт и управляемая реле времени муф.та, ведомая часть которой связана с вторым подвижным контактом Р2J.

В этом устройстве при достижении передним концом первого датчика положения включается реле времени с системой управления, и электродвигатель перемещает первый и второй подвижные контакты. С помощью реле времени задается время наполнения камеры сгорания, Через интервал времени (заданный реле времени) второй контакт останавливается, а первый продолжает перемещаться до срабатыва " ния второго датчика положения, сигналом с которого осуществляется реверс электродвигателя, после чего первый контакт перемещается в обратном направлении c прежней скоростью до замыкания с вторым кон-. тактом. При замыкании контактов включается исполнительное реле, вьгдающее сигнал на наполнение камеры сгорания. При достижении передним

1 1,у8

25 концом третьего датчика производит.ся зажигание смеси в камере и реэ ,слитка.

Однако это устройство характеризуется недостаточными надежностью и точностью определения моментов начала наполнения, а также ограниченными функциональными и эксплуатационными воэможностями °

Действительно на многоручьевых установках непрерывного литья, оборудованных машинами импульсной резки (ИИР ), разливка производится одновременно по нескольким ручьям с общим электроприводом и соответствующим числом ИИР. Скорость перемещения непрерывной заготовки изменяется в диапазоне 20-40 мм/с, время наполнения камер ИИР от

3 до 10 с, слиток разрезается на

20 мерные длины 3300-4000 мм. Любые изменения скорости на контролируемых участках вносят ошибку в формирЬвание сигнала начала наполнения камеры. При этом, если сигнал на наполнение формируется раньше, то горючая смесь, заполнив камеру до необходимого давления, начинает расслаиваться и при зажигании не обеспечивает достаточной силы взрыва для полного пореза слитка. Если сигнал на наполнение формируется позже, то в момент срабатывания третьего датчика его давление не достигает необходимого и при зажигании также не создается достаточно сильного . З5 взрыва для полного пореза слитка.

В обоих случаях имеет место аварийная ситуация - "недоруб" слитка, которую приходится ликвидировать ручным дорезанием газовым резаком. 40

Ошибку в формирование момента начала наполнения вносит также инерционность измеряющих механических элементовреверс электродвигателя, точность юстировки подвижных контактов, а также изменения времени фактического наполнения камеры в процессе разливки одной плавки, которое изменяется в каждом цикле реза примерно на 1Х из-за изменения окружающей температуры, степени герметичности камеры, давления газа в магистрали и т.п.

Устройство не позволяет резать saroтовку иа несколько жадаваемых длин без переустановки, датчиков, а установка трех датчиков в каждом из четырех ручьев (12 датчиков ) практически иевозможна из-за насыщенности тех287 4 нологическим оборудованием мяшинь1 импульсной резки.

Наиболее близким к предлагдеиому по технической сущности и достигаемому результату является устройство управления импульсной резкой непрерывной заготовки на одинаковые отрезки, содержащее два датчика положения, выходами подключенными к таймеру, выход которого соединен с коипаратором, выход которого соединен с узлом; пуска на наполнение камеры сгорания машины импульсной резки (приводной механизм) Г33.

Однако известное устройство характеризуется недостаточной точностью определения начала наполнения камеры горючей смесью при изменениях скорости перемещения слитка и времени факти" ческого наполнения камеры, а также ограниченными функциональными и эксплуатационными возможностями (не обеспечивает прорез заготовки на разные длины из-за невозможности установки и эксплуатации двух датчиков положения по каждому ручью на существующих

УНРС ).Все это не позволяет использовать известное устройство для управления порезом на многоручьевых . установках.

Цель изобретения — повышение точности пореза и повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления импульс. ной резкой заготовки, содержащее датчик положения переднего конца заготовки, таймер и компаратор, выход которого соединен с узлом пуска на .напол:нение и зажигание смеси камеры, сгорания машины импульсной резки, допол, нительно содержит импульсный датчик перемещения заготовки, формирователь временных интервалов, триггер, первый и второй счетные блоки, генератор импульсов и задатчик мерной длины, причем выход задатчика мерной длины подсоединен к информационному входу первого счетного блока, к управляющему входу которого подсоединен выход триггера, а к счетному входу— выход импульсного датчика перемещения заготовки, с которым соединен также второй счетный вход второго счетного блока, выход первого счетного блока соединен с первым входом компаратора, выход второго счетного блока соединен

1 с вторьм входом компаратора, первый управляющий вход второго счетного

IIS8287.Датчик Э положения переднего конца

50 заготовки устанавливается на расстоянии 3> от оси реза (режущих ножей), которое выбирается в соответствии с выражением

Р =6 . -ч с

d" 5вп мак щс(х, 55

Ч„, „ — максимально возможная скорость перемещения заготовки; где блока соединен с выходом формирователя временных интервалов, информационный вход которого соединен с разрядным выходом таймера, а счетный вход — с выходом генератора импульсов, к которому подсоединен также сигнальный вход таймера, первый управ ляющий вход таймера подсоединен к узлу пуска на наполнение и зажигание смеси камеры сгорания, второй управ- 10 ляющий вход — к выходу компаратора, а также к.первому входу триггера, второй вход которого соединен с вьгходом датчика положения переднего конца заготовки. I5

kIa чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит камеру I сгора ния с узлом пуска на наполнение камеры и зажигание смеси (не пока- щ зан) машины импульсной резки за"отовки 2, поступающей с УНРС, датчик

3 положения переднего конца движущейся непрерывной заготовки 2, импульсный датчик 4 перемещения заготов- 25 ки 2, RS -триггер 5, таймер 6, генератор 7 импульсов, формирователь 8 временных интервалов, задатчик 9 заданной длины 1„, первый счетный блок 10, второй счетный блок ll, 30 компаратор 12, выход которого является выходом устройства и сигнал с его выхода является сигналом пуска на наполнение камеры 1 сгорания машины импульсной резки. Импульсный

35 датчик 4 перемещения связан (в приведенном варианте реализации) с валками правильной машины УНРС, но может быть установлен и по другую сторону от оси реза и связан с заготовкой с помощью измерительного

40 ролика. На выходе датчика 4 формируются импульсы, соответствующие перемещению заготовки 2 на единицу длины, например 0,1 мм. В качестве

45 датчика 4 может быть использован любой импульсный преобразователь серийного типа. (п1ак максимально возможное время наполнения камеры сгорания;

- минимальное значение в диапазоне задаваемых для пореза длин °

В качестве датчика 3 может быть использовано, например, фотореле.

Таймер 6 предназначен для измерения времени наполнения камеры 1(9@p) и может быть выполнен так, как пока- зано на чертеже из RS -триггера, включенного на управляющих входах таймера. Один выход триггера через элемент И соединен со счетным входом счетчика, а второй выход через форми" рователь — с входом установки счетчика в нулевое состояние этого счетчика, при этом выходы счетчика являют ся разрядными выходами таймера, а второй вход элемента И вЂ” счетным входом таймера, на который .поступают импульсы генератора 7. Последний фор" мирует на своем выходе последовательность импульсов, следующих счасто> той, например, 1000 Гц, и может быть выполнен по любой известной схеме, содержащей генератор стабильной часто" ты и делители с необходимым коэффициентом деления. Задатчик 9 обеспечивает задание мерных длин заготовки

2, на которые производится порез, и может быть реализован на галетных переключателях. Формирователь 8 вре- менных интервалов обеспечивает формирование на своем выходе последо" вательности управляющих импульсов, следующих друг sa другом с интервалом, равным задаваемому на его инфор" мационные входы коду. Формирователь

8 мажет быть выполнен в виде преобразователя кода (фиг.1), где он образован из вычитающего счетчика, на информационные входы S„ - S„ которого поступает код значения времени с разрядных выходов таймера 6, а на и его вычитающнй вход Т вЂ” импульсы с генератора 7 импульсов. После каждого достижения в счетчике нулевого значения управляющий сигнал со схемы И через элемент. задержки. записывает по входу S счетчика значение кода времени. Блок 8 формирует на своем выходе последовательность импульсов, следующих с интервалом 0,1 су что обеспечивается выбором коэффициента пересчета его счетчика в 10 раз меньше коэффициента пересчета счетчика таймера б, при этом информа1158287 ционные входы формирователя 8 под ключаются к старшим разрядам выходов таймера 6, а эначение его младшего разряда не учитывается, Так, например, при времени наполнения камеры 1 Ф = 3,0-9,9 с и частоте следования импульсов генератора

1000 Гц (интервал 1 мс ), таймер 6 измеряет время ф с дискретностью

1 мс, т.е. значения, зафиксированные в его четырехразрядном двоичнодесятичном счетчике, определяются ьф = 3000-9900 мс с погрешностью д, Ф = + I мс, и на информацион,-т ные входы трехразрядного двоичнодесятичного счетчика задаются кодьг формирователя — = 300-990 котоЬф

У рые при поступлении на его формирователь частоты f = 1000 Гц форQ мируют на его выходах интервалы

- - с погрешностью л = +10 мс.

10 Ф

Блок 8 может быть реализован на интегральных микросхемах серии К155.

Счетный блок ll обеспечивает подсчет импульсов длины с датчика

4 и суммирование их с заданным значением (6.в каждом интервале 0,.1 Гф, т.е. формирует значение И„= О1; +

+ Ф, где И Сф — величина пути, проходимого передним концом заготовки 2 за время ф . Например, при задании 1 в единицах длинымиллиметрах, значение импульсов. длины (цена одного импульса) поступающее в счетный блок ll с датчика 4 должно соответствовать О,l мм, чем и обеспечивается приведение к одному масштабу значений 0 и Р

Счетный блок ll состоит из счетчика с регистром памяти, подключенным к разрядным входам другого счетчика, на информационных входах S, l

5„ которого установлен код значения

1,! в соответствующих единицах (величина постоянная для каждой УНРС, которая "зашивается" на контактах счетчика ) По каждому импульсу конца временного интервала с формирователя

8 при отсутствии наполнения камеры

1 (таймер 6 не измеряет 7 Ф ) в регистр счетчика блока 1 1 записывается значение 6, из счетчика, а этим же импульсом, но задержанным в блоке

8 (его элементом задержки) в счетчик записывается значение (; к которому по счетному входу Т этого

8 счетчика прибавляются импульсь дл««ь с датчика 4 до прихода следующего импульса с формирователя 8. Разрядные выходы регистра лвллютсл «ьгхолами счетного блока 11. Последний може1 быть реализован на интегральных микросхемах серии К155. Счетный блок !0 по разрешающему сигналу с триггера 5 обеспечивает формирование текущих значений разности Р = где Р— заданная н блоке 9 мерная длина заготовки; 3t- — текущее значение пути, проходимого передним концом заготовки 2 от базового расстояния до определенного эаданием мерной д — y acTo (Е, — Е,,). С .й блок 10 содержит счетчик делитель на 10 (длл согласования масштабов значения импульсов длины с ро датчика 4 ) и вычитающий счетчик.

При отсутствии сигнала с триггера

5 в вычитающем счетчике блока записано значение 1 и его счетный вход

Т блокирован; на его разрядных выходах также присутствует код

У который и поступает на соответствующие входы компаратора 12. При поступлении разрешающего сигнала с триггера 5 на вход S этого счетчика блокировка с его входа Т снимается, и импульсы с датчика 4 через делитель счетного блока 10 поступают на вход

Т счетчика, формируя на выходе счетного блока 10 значение Р =Р - г л э т

35 .. четный блок 10 может быть реализован на микросхемах серии К!55.

Компаратор 12 обеспечивает сравнение кодов значений, поступающих с разрядных выходов счетных блоков !

О и ll„ и формирование управляющего

tl tt сигнала Пуск на наполнение камеры

1 горючей смесью при выполнении условия P„ >i f . Компаратор 12

Может быть выполнен на сумматорах серии К!35.

На чертеже показано устройство для управления наполнением камеры сгорания машины импульсной резки на одном ручье УНРС. Для четырехручьевой

УНРС элементы схемы соответствующим образом продублируются, кроме импульсного датчика 4 перемещения и генератора 7 импульсов, которые в этом случае являются общими.

Устройство работает следующим образом.

В начале разливки плавки в соответствии с действующей на УНРС техноло! о

9 1158287 гической инструкцией производится проверка работы оборудования машины импульсной резки путем ручной подачи сигнала "Пуск" на наполнение камеры

1 с узлом пуска и зажигания горючей смесью с контролем (без поджога ) сигнала "Зажигание", который формиру" ется в камере 1 машины импульсной резки по достижении необходимого давления, которое фиксируется в ней манометром. По этим сигналам таймер

6 измеряет время фактического напол-. нения камеры 1 (Гф ) в реальном масштабе времени, подсчитывая импуль-, сы частоты Г с генератора 7. Формирователь 8 в соответствии с кодом измеренного времени 7ф по сигналам частоты f формирует на своем выходе импульсы, следующие с интервалом времени 0,1 Тф . По каждому иэ этих импульсов в счетном блоке ll в регистр памяти счетчика переписывается информация из счетчика. По этим же импульсам, но задержанным в формирователе 8, в счетный блок ll записывается по входу 5 его счетчика значение 1у, к которому затем прибавляются импульсы длины с датчика 4, формируя в нем значения

tg + ir„.. Задержка необходима для разнесения во времени указанных моментов записи и установки счетчиков блока il. В счетном блоке 10 по нулевому Сигналу с R5-триггера

5, в исходном состоянии записано значение заданной длины заготовки

1 из эадатчика 9. До прихода единичного сигнала от RS --триггера 5 счет не производится, вследствие

I того, что вычитающий счетчик блока

10 блокирован нулевым сигналом

RS-триггера 5, и компаратор 12 не формирует сигнал "Пуск" на наполнение камеры 1, так как

При достижении передним концом заготовки 2 датчика 3 сигналом его срабатывания триггер 5 устанавливается по входу в единичное состояние и по его сигналу в счетном блоке 10 импульсы длины с датчика 4 через его счетчик-делитель (который приводит

5 их значение к 1 мм ) поступают на вычитающий вход вычитающего счетчика этого блока, формируя в нем текущие значения 0 = Р - О,-. При достижении значения Р„ )re компаратор !

0 12 формирует управляющий сигнал

"Пуск" на наполнение камеры 1 горючей смесью. При достижении необходимого давления в камере 1 происходит зажигание горючей смеси и взрыв, обес. !

5 печивающий "выстрел" ножей и порез заготовки, при этом конец заготовки в момент пореза оказывается на расстоянии, равном мерной длине Р от режущих ножей. В процессе напол20 нения камеры 1, таймер 6 измеряет время ф, которое между двумя резами может незначительно измениться (не более чем на l что при Ч

me

= 40 мм/с и Гщц„= 10 с внесет ошибку

25 4 мм). Далее цикл (для следующего реза ) повторяется, но уже с новым временем Сф наполнения, измеренным таймером в предыдущем цикле.

Ç0 Предлагаемое устройство обеспечива" ет более высокую точность nopesa на мерные длины благодаря формированию сигнала "Пуск" на наполнение камеры с учетом изменений скорости движения, подаваемой на порез заготовки ( по информации датчика перемещения и учетом изменений фактического времени наполнения в каждом предыдущем цикле реза. Кроме того, оно обеспе40 чивает управление порезом во всем диапазоне задаваемых мерных длин и достигает этого при использовании только одного датчика положения, что улучшает эксплуатационные воз4 можности устройства. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить производительность путем повышения точности пореза.!!58287

Составитель Г.Демин

Техред Л.Мартяшова Корректор. М. Самборская

Редактор С. Лисина

Заказ 3449/12 Тирах 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðîö, ул.Проектная,4