Устройство натяжения струны станка для резки сырца
Владельцы патента RU 2623764:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (СамГТУ) (RU)
Изобретение относится к строительству, а именно к технологии производства ограждающих конструкций из ячеистых бетонов. Устройство натяжения струны станка для резки сырца включает в себя привод подачи сырца, пневмоцилиндр, струну, одним концом жестко закрепленную к одной опоре станка, а другим концом - к штоку пневмоцилиндра, корпус которого жестко закреплен к другой опоре станка. При этом устройство дополнительно содержит пневмораспределитель с электромагнитным управлением, тензометрический датчик, датчик давления в пневмоцилиндре, задатчик, формирующий сигнал, пропорциональный силе натяжения струны, первое и второе устройство сравнения, регулятор силы натяжения струны, регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре. Причем выход задатчика подключен на прямой вход первого устройства сравнения, инверсный вход которого соединен с тензометрическим датчиком. Первое устройство сравнения выполнено с возможностью подачи выходного сигнала на вход регулятора силы натяжения струны. Регулятор натяжения струны выполнен с возможностью подачи выходного сигнала на прямой вход второго устройства сравнения, инверсный вход которого соединен с выходом датчика давления в пневмоцилиндре. Второе устройство сравнения выполнено с возможностью подачи выходного сигнала на вход регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре. Регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре выполнен с возможностью подачи выходного сигнала на вход широтно-импульсного преобразователя. Широтно-импульсный преобразователь выполнен с возможностью подачи выходного сигнала на вход пневмораспределителя с электромагнитным управлением, выход которого соединен со входом пневмоцилиндра. Техническим результатом является увеличение срока службы струны станка для резки сырца и сокращение технологического отхода при производстве строительных изделий. 2 ил.
Изобретение относится к строительной промышленности, а именно к производству строительных материалов, и может быть использовано, например, в производстве изделий из ячеистого бетона по резательной технологии.
Известно устройство, содержащее передвижную платформу с подъемным столом, фиксаторами поддона, установкой калибровки и механизмами продольной резки и поперечной резки, которые включают основание, раму с режущими элементами, электропривод (патент RU 2229379, опубл. 2004.05.27).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство не предусматривает контроля за натяжением и силой, возникающими в режущем органе - струне, что в свою очередь ведет к быстрому износу и частым обрывам струны во время резки массива, что ведет к его отбраковке.
Известно устройство, содержащее основание, выполненное в виде расположенных под углом друг к другу двух жестко взаимосвязанных частей, образующих своими плоскостями двухгранный угол от 90° до 180°, причем в одной части основания в направляющих с возможностью возвратно-поступательного движения установлена рама с режущими элементами, а в другой его части - противовес, электропривод, связанный с рамой через кривошипно-шатунный механизм, размещенный в плоскости ее движения. Режущие элементы, выполненные в виде струн, закреплены кронштейнами с заданным шагом на противоположных сторонах рамы, с возможностью их натяжения гайками (патенте RU 2305031, опубл. 2007.08.27).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что оно не предусматривает контроля за натяжением и силой, возникающими в режущем органе - струне, что в свою очередь ведет к быстрому износу и частым обрывам струны во время резки массива, что ведет к его отбраковке.
Известно устройство для резки ячеистых бетонных массивов, содержащее передвижную платформу с фиксаторами поддона, установку калибровки, электропривод и механизмы продольной резки и поперечной резки, оборудованные наборами струн для резки ячеистых бетонных массивов в различных плоскостях, причем механизм продольной резки включает жестко натянутые струны, установленные в вертикальных плоскостях под углом к горизонту, а механизм поперечной резки включает горизонтально натянутые струны, размещенные в горизонтальной плоскости, перпендикулярной направлению перемещения платформы, и совершающие колебательные движения, принято за прототип (патент RU 2245786, опубл. 2005.02.10).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что оно не предусматривает контроля за натяжением и силой, возникающими в режущем органе - струне, что в свою очередь ведет к быстрому износу и частым обрывам струны во время резки массива, что ведет к его отбраковке.
Сущность изобретения заключается в повышении производительности станка для резки сырца, в повышении качества производимых изделий и сокращении технологического отхода.
Технический результат - увеличение срока службы струны станка для резки сырца и сокращение технологического отхода при производстве строительных изделий.
Технический результат достигается тем, в известном устройстве натяжения струны станка для резки сырца, включающем в себя привод подачи сырца, пневмоцилиндр, струну, одним концом жестко закрепленную к одной опоре станка, а другим концом - к штоку пневмоцилиндра, корпус которого жестко закреплен к другой опоре станка, особенностью является то, что оно дополнительно содержит пневмораспределитель с электромагнитным управлением, тензометрический датчик, датчик давления в пневмоцилиндре, задатчик, формирующий сигнал, пропорциональный силе натяжения струны, первое и второе устройство сравнения, регулятор силы натяжения струны, регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре, причем выход задатчика подключен на прямой вход первого устройства сравнения, инверсный вход которого соединен с тензометрическим датчиком, первое устройство сравнения выполнено с возможностью подачи выходного сигнала на вход регулятора силы натяжения струны, регулятор натяжения струны выполнен с возможностью подачи выходного сигнала на прямой вход второго устройства сравнения, инверсный вход которого соединен с выходом датчика давления в пневмоцилиндре, второе устройство сравнения выполнено с возможностью подачи выходного сигнала на вход регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре, регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре выполнен с возможностью подачи выходного сигнала на вход широтно-импульсного преобразователя, широтно-импульсный преобразователь выполнен с возможностью подачи выходного сигнала на вход пневмораспределителя с электромагнитным управлением, выход которого соединен со входом пневмоцилиндра.
Для управления нагрузкой на режущем органе на струну устанавливают устройство, измеряющее силу ее натяжения, выходной сигнал которого заводится на инверсный вход регулятора силы натяжения струны системы автоматического управления. Устройство натяжения струны включает в себя систему автоматического управления, которая позволяет создавать и поддерживать в струне заданное значение силы натяжения струны для резки сырца и формировать управляющее воздействие на пневмоцилиндр с помощью пневмораспределителя с электромагнитным управлением. При этом дополнительно измеряется давление в пневмоцилиндре, сигнал с выхода датчика давления в пневмоцилиндре сравнивается с управляющим сигналом, в результате чего образуется разностный сигнал, который преобразуется в регуляторе давления, а затем подается на широтно-импульсный преобразователь. Выходной сигнал широтно-импульсного преобразователя подается на пневмораспределитель с электромагнитным управлением.
На фиг. 1 изображена расчетная схема усилий, возникающих в струне при резке. Здесь: 1 - струна, 2 - пневмоцилиндр, 3 - опора, 4 - массив сырца, 5 - пневмораспределитель с электромагнитным управлением, 6 - тензометрический датчик.
На фиг. 2 изображена структурная схема устройства натяжения струны, где приняты следующие обозначения: 1 - струна, 2 - пневмоцилиндр, 5 - пневмораспределитель с электромагнитным управлением (ПР), 6 - тензометрический датчик (ДF), 7 - регулятор силы натяжения струны (RF), 8 - регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре (RД), 9 - широтно-импульсный преобразователь (ШИП), 10 - датчик давления в пневмоцилиндре (ДP), 11 - первое устройство сравнения, 12 - второе устройство сравнения, 13 - задатчик (З), UП - напряжение питания пневмораспределителя с электромагнитным управлением, Uз - сигнал задатчика, UocF - сигнал обратной связи по силе, UocP - сигнал обратной связи по давлению, UF - выходной сигнал регулятора силы натяжения, UR - сигнал, поступающий на ШИП с регуляторов, U1 - выходной сигнал первого устройства сравнения, U2 - выходной сигнал второго устройства сравнения, Р - давление, F - сила натяжения струны.
Для управления натяжением струны предлагается использовать систему автоматического управления. Для натяжения струны (С) 1 задатчиком (З) 13 подается управляющее воздействие - сигнал задатчика Uз, равный требуемой силе натяжения струны F. Сигнал задатчика Uз поступает на прямой вход первого устройства сравнения 11 и сравнивается с сигналом обратной связи по силе UocF, возникающей в тензометрическом датчике (ДF) 6, в результате растяжения струны 1 при резке массива сырца 4, выходной сигнал первого устройства сравнения U1 поступает на вход регулятора силы натяжения струны (RF) 7. Выходной сигнал регулятора силы натяжения UF поступает на прямой вход второго устройства сравнения 12 и сравнивается с сигналом обратной связи по давлению UocP датчика давления в пневмоцилиндре (ДP) 10, поступающим на инверсный вход второго устройства сравнения 12, выходной сигнал второго устройства сравнения U2 поступает на вход регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (RД) 8. Выходной сигнал регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (RД) 8 поступает на широтно-импульсный преобразователь (ШИП) 9, выходное напряжение питания пневмораспределителя с электромагнитным управлением UП которого поступает на пневмораспределитель с электромагнитным управлением (ПР) 5. Давление Р поступает от пневмораспределителя с электромагнитным управлением (ПР) 5 на пневмоцилиндр 2, который натягивает струну 1 до требуемого усилия, равного силе натяжения струны F.
При работе станка для резки массива сырца необходимо поддерживать заданное усилие в струне для того, чтобы не происходило обрывов струны, что в свою очередь ведет к выбраковке массива сырца и остановке станка на неопределенный период (до устранения неполадки и снятия массива сырца со стола). Выполнение данного требования возможно лишь при плавном регулировании и поддержании усилия натяжения струны. Данное требование выполняется в замкнутой по силе и давлению системе автоматического управления натяжением струны станка для резки массива сырца ячеистого бетона.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявленного изобретения с получением указанного технического результата
В качестве пневмораспределителя с электромагнитным управлением (ПР) 5 может быть использован пневмораспределитель с электромагнитным управлением SY114 с датчиком давления Mediamate-100. Регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре (RД) 8 представляет собой совокупность широтно-импульсного модулятора (а.с. 1478316) и собственно регулятора, сделанного на базе операционного усилителя, а регулятор силы натяжения струны (RF) 7 представляет собой операционный усилитель, выходные каскады которого соединены со входом регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (RД) 8. В качестве пневмоцилиндра 2 использован пневмоцилиндр Camozzi 42M1N040A0025, а в качестве тензометрического датчика (ДF) 6 - тензометрический датчик Esit ТВ - 1000.
Устройство работает следующим образом.
С задатчика (З) 13 подается сигнал управляющего воздействия - сигнал задатчика Uз, равный требуемой силе натяжения струны F. Сигнал задатчика Uз поступает на прямой вход первого устройства сравнения 11 и сравнивается с сигналом обратной связи по силе UocF, возникающей в тензометрическом датчике (ДP) 6 в результате растяжения струны 1 при резке массива сырца 4, выходной сигнал первого устройства сравнения U1 поступает на вход регулятора силы натяжения струны (RF) 7. Выходной сигнал регулятора силы натяжения UF поступает на прямой вход второго устройства сравнения 12 и сравнивается с сигналом обратной связи по давлению UocP датчика давления в пневмоцилиндре (ДP) 10, поступающим на инверсный вход второго устройства сравнения 12, выходной сигнал второго устройства сравнения U2 поступает на вход регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (RД) 8. Выходной сигнал регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (RД) 8 поступает на широтно-импульсный преобразователь (ШИП) 9, выходное напряжение питания пневмораспределителя с электромагнитным управлением UП которого поступает на пневмораспределитель с электромагнитным управлением (ПР) 5. Давление Р поступает от пневмораспределителя с электромагнитным управлением (ПР) 5 на пневмоцилиндр 2, который натягивает струну 1 до требуемого усилия, равного силе натяжения струны F.
Замкнутый контур управления давлением необходим для регулирования давления в пневмоцилиндре и, как следствие, регулирования силы, развиваемой штоком пневмоцилиндра. Это необходимо для защиты объекта управления системы от перегрузок. Принцип его работы основывается на следующем: усилие в струне складывается из двух сил – силы, развиваемой непосредственно пневмоцилиндром, и силы, развиваемой при воздействии массива на струну, и может быть выражено математическим выражением:
где FΣ - сила действующая на струну;
FРЕЗ - сила резания;
- сила развиваемая приводом;
m - масса массива сырца;
νП - скорость подачи массива.
Исходя из того, что сила натяжения струны должна оставаться постоянной, то необходимо уменьшать давление воздуха в пневмоцилиндре, чтобы уменьшить силу, развиваемую им. Однако при падении давления в пневмоцилиндре до определенной величины, ниже которой давление опускать нельзя, необходимо остановить или уменьшить подачу массива сырца для предотвращения обрыва струны. Таким образом, при резке массива сырца струна отклоняется от прямого положения, причем величина отклонения струны от оси зависит от прочностных свойств сырца. Прямое положение струна занимает перед резкой и после ее окончания.
Использование данного изобретения позволяет повысить производительность станка для резки сырца, повысить качество производимых изделий и сократить технологический отход путем введения системы автоматического управления натяжением струны.
Устройство натяжения струны станка для резки сырца, включающее в себя привод подачи сырца, пневмоцилиндр, струну, одним концом жестко закрепленную к одной опоре станка, а другим концом - к штоку пневмоцилиндра, корпус которого жестко закреплен к другой опоре станка, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит пневмораспределитель с электромагнитным управлением, тензометрический датчик, датчик давления в пневмоцилиндре, задатчик, формирующий сигнал, пропорциональный силе натяжения струны, первое и второе устройство сравнения, регулятор силы натяжения струны, регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре, причем выход задатчика подключен на прямой вход первого устройства сравнения, инверсный вход которого соединен с тензометрическим датчиком, первое устройство сравнения выполнено с возможностью подачи выходного сигнала на вход регулятора силы натяжения струны, регулятор натяжения струны выполнен с возможностью подачи выходного сигнала на прямой вход второго устройства сравнения, инверсный вход которого соединен с выходом датчика давления в пневмоцилиндре, второе устройство сравнения выполнено с возможностью подачи выходного сигнала на вход регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре, регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре выполнен с возможностью подачи выходного сигнала на вход широтно-импульсного преобразователя, широтно-импульсный преобразователь выполнен с возможностью подачи выходного сигнала на вход пневмораспределителя с электромагнитным управлением, выход которого соединен со входом пневмоцилиндра.
