Устройство для измерения отклонения перемещения ползуна вертикальной прессовой установки

 

Изобретение относится к кузнечно-прессовому машиностроению, в частности к конструкции устройств для измерения отклонения перемещения пол .зука вертикальных прессовых установок . Целью изобретения является повышение точности измерения благодаря выполнению соответствующим образом блоков нагружения ползуна, регистрация упругих колебаний деталей установки , контроль положения ползуна и измерение его хода. При ходе ползуна пресса вниз, жестко соединенная с ним верхняя плита 1 контактирует со сферической поверхностью пуансона. Последний производит технологическую операцию, самоустанавливась ,в матрице относительно верхней плиты 1. При перекосе ползуна, а соответственно, и верхней плиты 1, колонки 6 воздействуют на шариковые направлякнцие 7, а последние - на втулку 11, смещая ее в горизонтальной плоскости и поворачивая на угол перекоса ползуна. Втулка 11 в свою очередь воздействует на измерительные штифты 14, а последние - на регистрирующие элементы 12. 6 ип. ,f i (Л 4ib 00 О О) 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

t58 4 В 30 В 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (23} 4186495/31-27 (22) 28.03.87 (46) 23 ° 08.88. Бюл, В 31 (71) Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения (72) А.П. Качанов, В.Я, Мирэак, В.С. Запорожченко и В.А. Мельник (53) 62).979.06 (088.8) (56) Мартон Т". и др. Испытание прессов на точность в цеховых условиях.—

Кузнечно-штамповочное производство,.

1986, )) 9, с. 29-30. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОЛЗУНА ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПРЕССОВОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к кузнечно-прессовому машиностроению, в частности к конструкции устройств для измерения отклонения перемещения пол.эуна вертикальных прессовых установок. Целью изобретения является повы„„SU„„1418064 А1 шение точности измерения благодаря выполнению соответствующим образом блоков нагружения ползуна, регистрация упругих колебаний деталей установки, контроль положения ползуна и

)измерение его хода. При ходе ползуна пресса вниз, жестко соединенная с ним верхняя плита 1 контактирует. со сферической поверхностью пуансона.

Последний производит технологическую операцию, самоустанавливасъ,в матрице относительно верхней плиты 1. При перекосе ползуна, а соответственно, и верхней плиты 1, колонки 6 воздействуют на шариковые направляющие 7, а последние — на втулку 11, смещая ее в горизонтальной плоскости и поворачивая на угол перекоса ползуна.

Втулка 11 в свою очередь воздействует на измерительные штифты 14, а последние — на регистрирующие элементы

12, 6 ил, !

1418064

Изобретение относит<:я к кузнечнопрессовому машиностроению, в частности к конструкции устройств для измерения отклонения перемещения ползуна

5 вертикальной прессовой установки.

Цель изобретения — повышение точностии.

На фиг, 1 показано устройство, общий вид, на фиг. 2 — разрез А-А на 1о фиг. 1; ка фиг, 3 — блок контроля положения ползуна в момент наладки перед началом измерения; на фиг. разрез Б-Б на фит, 2; ка фиг. 5 вид В на фиг, 2; на фиг. 6 — схема 15 измерения отклонения перемещения ползуна.

Прессовая устaíoâêà, в которой применяется устройство для измерения отклонения перемещения ползуна, вклю- 20 чает штамп с верхней 1 и нижней 2 плитами. Нижняя плита 2 установлена на столе (не показан), а верхняя плита .1 посредством хвостовика 3 соединена с ползуном 4. 1цтамп также содер- 25 жит пуансон 5.

Устройство содержит блоки нагружения, регистрации упругих колебаний деталей установки, контроля положения ползуна 4- а также опору под ЗО блок нагружения.

Блок контроля положения ползуна 4 выполнен (фиг.З) в виде смонтированной в верхней плите 1 колонки 6 с шариковыми направляющими 7, установленного на некией плите 2 корпуса 8 помощью гайки 17. В процессе наладки блока контроля положения ползука на втулке 11 устанавливаются фиксирующие полукольца 18.

Блок регистрации упругих колебаний деталей прессовой установки выполнен (фиг,4) в виде кронштейна 19, смонтированного в нем датчика в виде упругой планки 20, а также установленного в кронштейне 19 и подпружиненного пружино" 21 относительно него штока 22 с размещенными на нем последовательно немагнитной 23 и магнитной 24 шайбами.

Блок нагружения (фиг.1) выполнен в виде соединенной пуансоном 5 шайбы 25 со стержнем 26, подпружиненными пружинами 27 относительно входящего в этот блок съемника 28.

Опора под блок нагружения выполнена (фиг.2) в виде смонтированных одна на другой цилиндрических пластин 29 и 30 с обращенными друг к другу сферическими поверхностями в каждой из пластин 29 и 30.

В нижней плите 2 выполнено окно

31 диаметром, равным каружному диаметру пластин 29 и 30 и суммарной величине наибольшего смещения пуансона

5 относительно продольной оси установки.

Пластины 29 и 30 смонтированы на столе в упомянутом окне 31 нижней плиты 2.

На пластине 29 установлена матрица 32 с провальным отверстием 33.

Блок измерения хода ползуна 4 содержит (фиг.5) стойку 34, прикрепленную винтами 35 к нижней плите 2, основание 36, соединенное винтами 37 с верхней плитой 1, и упругую пластину

38, Последняя представляет собой балочку равного сопротивления, на которую наклеены тенэодатчики (не показаны). Один конец упругой пластины

38 находится в контакте со скосом ка стойке 34, а второй прикреплен с помощью планки 39 и винтов 40 к основанию 36, Сила прижатия упругой пластины 38 к скосу на стойке 34 регулируется эа счет смещения основания 36 или установки прокладок (ке показаны) между планкой 39 и основанием 36. устройство работает следующим образом.

Перед началом проведения измерений между крышкой 16 и втулкой 11 помещают фиксирующие полукольца 18, со ступенчатым центральным отверстием, размещенного в оольшем отверстии ступени кольца . 9 со сферической вогнутой поверхностью, установленно- щ го между кольцом 9 и корпусом 8 подшипника 10, смонтированного на кольце 9 и в малом отверстии ступени корпуса 8 с охватом шариковых направляющих 7 втулки II co сферической вьптуклой поверхностью по форме упомянутой поверхности кольца 9, регистрирукицих элементов 12 а "àêæå размещенных в корпусе 8 вдоль него и подпружинекньгх пружинами 13 измерительных штифтов 14 с взаимно перпенФ дикулярным распогожекием в каждой паре, На торце втулки 11 установлен упругий элемент 15, предназначенный для смягчения контакта втулки 11 с крышкой 16 при обратном ходе ползуна.

Усилие пружины 13 и,следовательно, положение штифта 14 регулируются с з 141806 которые способствуют установке втулки 11 в среднее исходное положение.

Это положение является исходным при регистрации ее горизонтального .и yr5 лового смещений. Далее полукольца 18 удаляют и включают ползун 4 пресса на рабочий ход.

При ходе полэуна 4 пресса вниз жестко соединенная с ним верхняя пли- 1Q та 1 контактирует со сферической поверхностью пуансона 5. Последний, направляемый съемником 28, сжимает пружины 27 и производит вырубку заготовки. При этом пуансон 5 и матри- 15 ца 32, связанная с пластиной 29, самоустанавливаются, поворачиваясь на определенный угол относительно верхней плиты 1 и пластины 30, практически не влияя на погрешности пере- 20 мещения ползуна. Перекос полэуна 4, обусловленный геометрическими погрешностями изготовления и сборки пресса, увеличенными зазорами эа счет износа и тепловой деформации направляющих ползуна, а также упругой деформацией деталей установки под нагрузкой, полностъю передается верхней плите 1, в которой неподвижно закреплены колонки 6. Последние, 30 двигаясь вниз, воздействуют через шариковые направляющие 7 на втулку

11, неподвижную в продольном направлении, смещая ее в горизонтальной плоскости и поворачивая на угол, рав- З5 ный углу перекоса ползуна 4.

Эти горизонтальные и угловые смещения втулки 11, соответствующие погрешностям положения ползуна в пространстве при его холостом и рабочем 4р ходе, приводят к перемещению измерительных штифтов 14, Последние деформируют регистрирующие элементы 12, на которых наклеены тензодатчики (не показаны). Преобразование элек- 45 трических сигналов от тензодатчиков и их регистрация производится с помощью любой стандартной тензометрической аппаратуры.

Блок контроля положения ползуна производит измерение и регистрацию смещений последнего в горизонтальной плоскости, а также угла его перекоса по разности показаний вертикально расположенных на расстоянии 1 друг от друга измерительных штифтов 14 °

Для надежности контакта штифтов 14 с боковой поверхностью втулки 11 применяется гайка 17, обеспечивающая регулируемый поджим штифта к втулке 11 даже при большой. частоте упругих колебаний ползуна в момент резкого приложения или снятия нагрузки. Высокой точности измерения также способствует отсутствие продольного перемещения втулки 11 относительно измерительных штифтов 14 и расположение последних во взаимно перпендикулярных направлениях. Установка на нижней плите 2 двух измерительных блоков контроля положения ползуна со штифтами 14, размещенных противоположно друг другу, дает возможность регистрировать линейные и угловые смещения и колебания ползуна установки как в статике, так и в динамике. Например, если в одном иэ блоков контроля штифты 14 даже при значительно сжатых пружинах 13 не успевают прижаться к быстро удаляющейся от них боковой поверхности втулки 11, совершающей вместе с ползуном колебания с большой частотой, то противоположно.расположенные штифты в другом блоке регистрируют смещение в их сторону.

Наложение двух осциллограмм, полученных с помощью двух противоположно установленных регистрирующих элементов 12 друг на друга, позволяет получить все параметры колебательного процесса ползуна в данной плоскости.

Расстояние 1 между измерительными штифтами 14 определяется следующим образом.

При ходе полэуна 4 вниз (фиг.6) угол (его перекоса в направляющих равен

2Е 2Е

Cga

Ф

L Н соэ( где Š— величина одностороннего saзора в направляющих;

L — длина опорной части направляющих, Н вЂ” высота ползуна.

Угол может быть измерен с помощью двух иэмерителъных штифтов 14, расположенных по вертикали один над другим в блоке контроля положения ползуна

Ь-Ь У вЂ” — у

1 1 где д, — перемещение верхнего измерительного штифта при перекосе ползуна;

14

Ь вЂ” перемещение некиего измерительного штифта при перекосе ползуна;

E — разность между перемещения ми верхнего и нижнего штифтов, характеризующая угол перекоса ползуна.

Приравняв правые части этих двух уравнений, получим выражение для определения расстояния 1 между двумя измерительными штифтами 14, установленными по вертикали один над другим:

1 = - H соз(19

2Z

Из этого выражения следует, что с уменьшением угла О перекоса полэуна и увеличением его высоты И, при определенной разности о между перемещениями двух измерительных штифтов

14, которую можно измерить с помощью имеющихся регистрирующих элементов (датчиков, индикаторов и т.п.), расстояние между измерительными штифтами возрастает. Следовательно, для повьппения точности измерения угла перекоса ползуна расстояние 1 между штифтами 14 (фиг.31, расположенными

s блоке контроля положения ползуна по вертикали один над другим, должно быть максимально возможным.

Учитывая, что

2Е

Мп(p «»9

Н и ввиду малости угла наклона ползуна к направляющим тангенс и синус угла наклона примерно равны, соотношение между расстоянием и высотой ползуна

Н имеет вид

1 Р

Зй Ф

Н 2Z

Так как величина 8 зависит от точности регистрирующих и тарирующих устройств, определяемой в первом приближении ценой деления имеющихся измерительных средств, а максимальная величина сумматорного зазора 2Z в направляющих находится по нормам точности :на отечественные прессовые а установки при проверке на отклонение от перпендикулярности хода ползуна к поверхности стола, наибольшее значение вышеприведенного соотношения равно а Мч = 1 О

18064 6 где м„„, = 0 01 мм— цена деления индикатора часового типа по

ГОСту; величина суммарного зазора между ползунрм и направляющими однокривошипных открытых прессов усилием менее 0,16 МН по

ГОСТУ, 2Е„„=0901 мм

15 а наименьшее равно

1 8„„„„„„ — — — = 0 0025, Н 2Z„

Ь 2Z — - 9

H+2h L где h — расстояние между нижней плос„ костью ползуна и продольной осью верхнего измерительного штифта, откуда

Z(H + 2h)

1 где 8 „„0,001 мм — цена деления

20 многооборотного индикатора часового типа по

ГОСТУ;

2Z „ 0,4 мм — величина суммар25 ного зазора между ползуном и направляющими двухкривошипных закрытых прес30 сов усилием более 16 ИН по

ГОСту.

Такую же максимальную величину суммарного зазора между ползуном и

35 направляющими имеют четырехкривошип ные закрытые листоштамповочные прессы с величиной хода более 0,71 м по

ГОСТУ.

Таким образом, отношение расстояа0 ния 1 между измерительными штифтами

1.4 в предлагаемом устройстве к высоте ползуна Н листоштамповочных кривошипных прессов находится в преде1 лах — — = 0,0025 — 1,О.

45 Н

Смещение Ь, верхнего измерительного штифра 14 при перекосе ползуна

4 в направляющих определяется из следующего уравнения:

14180б4

2 Н + 2h + 21) L

Ь| Н + 2h + 21

H+ 2h может быть найдено требуемое,расстояние 1 между ними при заданных величинах Н и h для определенной прессовой установки:

"@Ч

1 выражение для определения смещения верхнего измерительного штифта

14, получаем уравнение для вычисления наименьшего угла наклона с ползуна к направляющим, который позволяет измерить предлагаемое устройство

h L-Z(H 4. 2h) =агсг.я

Блоки контроля положения ползуна позволяют зафиксировать горизонтальные и угловые смещения ползуна пресса при холостом ходе (отсутствии блока нагружения) и при рабочем ходе под нагрузкой как в статике, так и в динамике.

При ходе ползуна вниз, когда пуансон 5 не доходит до заготовки на

1-2 мм, происходит контакт верхней плиты 1 с магнитной шайбой 24 блока регистрации упругих колебаний.

Дальнейшее перемещение верхней плиты 1 происходит совместно со штоком 22, скос которого деформирует упругую планку 20, связанную с регистрирующими элементами. Вследствие небольшой величины хода подпружиненного штока 22, которая равна

40 ные колебания ползуна, регистрируе45

S = + (2 - 4) мм, жет совпадать с осью ползуна (центральная нагрузка) или смещаться относительно оси ползуна 1эксцентричная нагрузка) B рекомендуемых пределах. При этом блок нагружения не где t — толщина заготовки, помещенной на матрице 32 блока нагружения, регистрирующие элементы (тензодатчики, индукционные бесконтактные дат55

Аналогично получается выражение для вычисления смещения нижнего измерительного штифта 14:

В случае известного соотношения смещений нижнего и верхнего измери-. тельных штифтов

H+ 2h

3 (— -1).

Подставляя в зависимость

30 чики малых перемещений и т.п.) имеют высокую чувствительность.

Таккм образом, процесс деформации (разделения) заготовки регистрируется полностью с записью самописцем или осциллографом величины вертикальных упругих колебаний ползуна при резком приложении и снятии нагрузки.

Фиксируется также величина перебега ползуна после скола материала в случае выполнения операции вырубкипробивки.

П1ток 22 блока регистрации упругих колебаний ползуна имеет надежное направление в вертикальной плоскости и контролирует только вертикальные смещения ползуна 4. Во время рабочего хода ползуна шток 22 связан с верхней плитой 1 и ползуном 4 посредством магнитной шайбы 24, что позволяет фиксировать их микросмещение (в пределах упругой деформации) как вверх, так и вниз.

Немагнитная шайба 23 предназначена для предотвращения влияния магнитного поля шайбы 24 на точность показаний регистрирующих элементов блока регистрации упругих колебаний.

Блок измерения хода ползуна 4 работает при ходе ползуна вниз и вверх.

При этом упругая пластина 38, выполненная в виде балки равного сопротивления с наклеенными на нее тензодатчиками, контактирует со скосом стойки 34 и деформируется, благодаря чему фиксируется величина хода ползуна на всем диапазоне его перемещения. Это позволяет связать поперечмые блоком контроля положения ползуна и вертикальные колебания при нагрузке — разгрузке, регистрируемые блоком 7 регистрации упругих колебаний, с ходом ползуна в любой момент времени.

Измерение всех перечисленных параметров, характеризующих точность установки, может производиться с помощью предлагаемого устройства как при холостых перемещениях ползуна при снятом блоке нагружения, так и под нагрузкой,-В последнем случае продольная ось блока нагружения мо1418064 имеет контакта с нижней плитой 2 и не влияет на точность закрепленных на ней измерительных и регистрирующих устройств.

После подъема ползуна 4 в крайнее верхнее положение пуансон 5 перемещается вверх пружинами 27, а измерительные штифты 14 поджимаются.к втулкам 11, установившимся в исходное (среднее) положение, с помощью пружин 13. При ходе вверх плита 1 отрывается от магнитной шайбы 24 и шток

22 остается в верхнем положении за счет пружины 21, Тарировка всех описанных регистрирующих элементов осуществляется с помощью индикаторов часового типа, устанавливаемых в регулируемые держатели на столе или с помощью любых других известных устройств.

Технико-экономический эффект от внедрения изобретения по сравнению с базовым объектом обеспечивается повышением точности измерения.

Формула и з обретения

Устройство для измерения отклонения перемещения ползуна вертикальной прессовой установки, включающей штамп с двумя плитами, нижняя из которых установлена на столе, а верхняя посредством хвостовика соединена с ползуном, а также пуансон, содержащее блоки нагружения, регистрации упругих колебаний деталей установки, контроля положения ползуна, а также опору под блок нагружения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, блок контроля положения ползуна выполнен в виде смонтированной s верхней плите колонки с шариковыми направляющими, установленного на нижней плите корпуса со ступенчатым центральным отверстием, размещенного в большем отверстии кольца со сферической вогнутой поверхностью, установленного между кольцом и корпусом подшипника,. смонтированной на кольце и в малом отверстии ступени корпуса с охватом шариковых направляющих втулки со сферической выпуклой поверхностью по форме упомянутой поверхности кольца, регистрирующих элементов, а также

15 размещенных в корпусе вдоль него и подпружиненных относительно корпуса пар измерительных штифтов с взаимно. перпендикулярныи расположением в каждой паре и возможностью их взаимодей20 ствия с втулкой и регистрирующими элементами, блок регистрации упругих. колебаний выполнен в виде кронштейна, смонтированного в нем датчика в виде упругой планки„- а также установленно2 го в кронштейне и подпружиненного относительно него штока с размещенными на нем последовательно немагнитной и магнитной шайбами, опора под блок нагружения выполнена в виде смонтированных одна на другой двух цилиндрических пластин с обращенными друг к другу сферическими поверхностяии в каждой из пластин, в нижней плите выполнено окно диаметром, 35 равным наружному диаметру упомянутых пластин и суммарной величине наибольшего смещения пуансона относительно продольной оси установки, при этом пластины смонтированы в упомянутом

4о окне, а штифты установлены с возможностью взаимодействия с втулкой и соответствующими регистрирующими элементами.

14l8064

1418064

1418064

Составитель В. Гринберг

Техред Л.Олийнык Корректор С. Черни

Редактор А. Ворович

Заказ 4103/14 Тираж 546 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,