Устройство автоматического управления механизмом пропуска реза двухбарабанных летучих ножниц

 

(72) Авторы изобретения

А. Б. Олевский, В. В. Шехтель и Н. К. Скрябин (71) Заявитель

Челябинский металлургический завод (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

МЕХАНИЗМОМ ПРОПУСКА РЕЗА ДВУХБАРАБАННЫХ

ЛЕТУЧИХ НОЖНИЦ

Изобретение относится к прокатному оборудованию, в частности к устройствам автоматического управления двухбарабанных летучих ножниц.

Известно устройство автоматического управления механизмом пропуска реза двухбарабанных летучих ножниц, содержащее блок исполнительных элементов, один из входов которого соединен с системой рационального раскроя, а выход — со входом узла коммутации, датчик совмещения ножей в плоскости реза, преобразователь скорости вращения барабанов ножей в угловое положение ножей, соответствующее моменту выдачи команды на включение электропневматического распределителя, задающее устройство и генератор импульсов (1).

Недостатком известного устройства является низкая надежность из — за наличия большого количества элементов и узлов, усложняющих схему и требующих чистого обслуживания.

Кроме того, угловой датчик положения ножей необходимо часто перенастраивать вручную прг изменениях скорости проката, что снижает производительность и усложняет обслуживание устройства, Цель изобретения — повышение надежности и производительности за счет снижения времени настройки устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство автоматического управления механизмом пропуска реза двухбарабанных летучих ножниц, содержащее блок исполнительных элементов, один из входов которого соединен с системой рационального раскроя, а выход— со входом узла коммутации, датчик совмещения ножей s плоскости реза, преобразователь скорости вращения барабанов ножей в угловое положение ножей, соответствующее моменту выдачи команды на включение электропневматнческого распределителя, задающее устройство и генератор импульсов, введены блок управления, блок самоконтроля и комплект дублирующего устройства, при этом выходы задающего устройства датчика совмешения ножей в плоскости реза и генератора импульсов подключены к соответствующим входам преобразователя скорости барабанов ножей, выход которого

859061

55 соединен с блоком управления, три других входа блока управления соединены соответственно с генератором имт|ульсов, преобразователем скорости барабанов ножей и задающим устройством, а выход — с блоком исполнительных элементов и блоком самоконтроля, два других входа которого соединены соответственно с выходом датчика совмещения ножей в плоскости реза и выходом блока исполнительных элементов, а выход — со входом узла коммутации, два других входа которого соединены соответственно с выходом блока исполнительных элементов и выходом комплекта дублирующего устройства, а выходы — co входами электропневматического распределителя.

При этом блок управления содержит счетчик памяти, вход которого соединен с выходом преобразователя скорости барабанов ножей в узловое положение ножей, соответствующее моменту выдачи команды на включение электропневматического распределителя, а выход— со вхоцом счетчика команд.

На фиг. 1 представлен механизм пропуска реза летучих ножниц, кинематическая схема и устройство автоматического управления, структурная схема; на фиг. 2 — устройство автоматического управления механизмом пропуска реза, функциональная схема; на фиг. 3 — линейная развертка углового пути ножей в функции времени и диаграмма их сведения и разведения при колебаниях давления в пневмосети в пределях рабочего диапазона.

Механизм реза летучих ножниц состоит из вращающихся навстречу друг другу барабанов 1, несущих ножи 2. Синхронное вращение барабанов обеспечивается шестернями 3, связанными через передачу 4 с ведушей шестерней 5, приводимой от двигателя.

Механизм пропуска реза состоит из коромысел 6, рычажной передачи 7, иневмоцилиндров 8 и 9, амортизирующих упоров 10, ограничивающих ход коромысел 6, электропневматического распределителя (ЭПР) 11, управляюшего подачей воздуха в пневмоцилинцры сведения 9 и разведения 8 барабанов 1 ножей, Устройство автоматического управления механизмом пропуска реза содержит узел 12 коммутации ЭПР, датчик 13 совмещения ножей в плоскости реза, связанный с барабанами

1 передачей 14, задающее устройство 15, преобразователь 16 скорости врашения барабанов ножей в угловое положение ножей, соответствующее моменту выдачи сигнала на включение

ЭПР, генератор 17 импульсов, блок 18 управления, блок 10 исполнительных элементов, вход и выход которого связаны с системой 20 рационального раскроя, блок 21 самоконтроля, дублирующий комплект 22 устройства.

Преобразователь скорости барабанов ножей содержит ключ 23, счетчик 24. триггер 25. ключ 26 переписи. Входы ключа 23 связаны с "единичным" выходом триггера 25 н выходом датчика 13, счетный вход счетчика 24 подключен к генератору 17, а "установочный" вход связан с выходом ключа 26 переписи.

Блок 18 управления содержит ключи 27, счетчик 28 памяти, блоки 29 и 30 ключей переписи, счетчик 31 команд.

Блок 19 исполнительных элементов содержит ключи 32 и 33, триггер 34, инвертор 35, усилитель 36 и исполнительное реле 37.

Первые входы ключей 32 и 33 связаны с

15 выходом счетчика 31 команд, вторые входы с системой 20 раскроя, причем на ключ 33 поступает инверсный сигнал с инвертора 35, Блок 21 самоконтроля содержит триггеры

38 и 39, ключ 40, усилитель 41 и реле 42.

20 Контактами реле 37 формируются сигналы: замыкающим контактом 43 в узел 12 коммутации ЭПР, замыкающим контактом 44 в систему 20 раскроя и размыкаюшнм контактом

45 в блок 21 самоконтроля.

Устройство представляет собой цифровой программный автомат.

Перед включением устройства в задающий блок 15 вводят следующие установки: — время от момента выдачи сигнала на

30 включение ЭПР до сведения ножей в плоскости реза;

t — время от момента выдачи сигнала на

% включение ЭПР до момента его отключения.

Уставка определяется следуюшим образом.

2 9

4 4 где t< — время срабатывания коммутируюгцей аппаратуры (от выдачи команды на включение ЭПР до начала радиального

40 движения коромысел барабанов ножей);

t> — время сведения барабанов ножей; — время перемешения ножей до точки реза (опережение включения) .

Уставка t и задается с учетом необходимой

45 длительности сведенного состояния ножей и полного цикла сведения и разведения барабанов ножей.

Й ц, где Т вЂ” время полного цикла движения ножей р

50 от момента выдачи команды на включение ЭПР до возвращения барабанов ножей в исходное (разведенное) расстояние; — время запаздывания отключения ком4 мутационной аппаратуры при развелении барабанов ножей; — время разведения барабанов (рали$ ального перемещения) ножей.

859061 ь\ *z с

Hhijvl мах

2Я Rб.

O-

Ч! а4 таст, 30

МН

V = предельная скорость ножей. где нтчсмх

П и нарушении любого из этих условий ри н

35 блок 21 самоконтроля выдает в узел 12 коммутации сигнал на отключение выхода блока

19 исполнительных элементов и подключение аналогичного выхода блока 19, дублирующего комплект 22 устройства.

4О Устройство работает следующим образом.

После подачи питания устройство входит в установившийся режим работы с момента

Ь ч\ та установки в триггере 25 положения единица при переполнении счетчика 24 импульсами ге45 нератора 17. Ближайший импульс с датчика 13 совмещения ножей в плоскости реза через ключ 23 и ключ 26 переписи устанавливает в счетчике 24 обратный код t одновременно та ее устанавливая триггер 25 в положение 0 .

50 Следующие импульсы с датчика 13 не оказывают влияния на преобразователь 16 до тех пор, пока счетчик 24 не накопит число импульсов генеатора 17, равное tz. При этом импульс перера полнения счетчика 24 устанавливает триггер е 25 в положение "1", разрешающее прохождение

55 импульсов генератора 17 через один из кл ключей

27 в счетчик памяти 28. Следующий импульс датчика 13 вновь сбрасывает трипер 25 в положение "0" прекращая дальнейшее поступление

С момента поступления импульса с датчика

13, преобразователь 16 начинает новый цикл измерения углового положения ножей, соответствующего моменту включения ЭПР при следующем значении скорости вращения барабанов ножей, а блок 18 управления начинает формировать команды управления механизмом пропуска реза по результатам предыдущего цикла измерения путем накопления в блоке 18 управления импульсов генератора 17 и сравнения накопленного временного интервала с t<. В момент равенства сравниваемых величия, блок

18 управления выдает сигнал разрешения включения ЭПР в блок 19 исполнительных элементов. Второй вход блока 19 связан с выходом системы 20 раскроя, формирующей сигналы на рез по целесообразной длине прутков. При наличии разрешения на обоих входах, блок 19 подает команду в узел 12 коммутации на включение ЭПР 11, одновременно формируются сигналы, постунаюшие в блок 18 управления, систему 20 раскроя и блок 21 самоконтроля. В блоке 18 управления по сигналу из блока 19 исполнительных элементов, свидетельствующему о включении ЭПР, начинается отсчет импульсов генератора 17 и сравнение накапливаемого временного интервала с устаКод программной уставки t< из задающего устройства 15 поступает на вход преобразователя 16, синхронизируемого импульсами датчика

13, По импульсу с датчика 13 в преобразователе 16 начинается измерение временного интервала путем счета импульсов генератора а 17 счетчиком преобразователя. При совпадении кода счетчика преобразователя 16 с кодом уставки на выходе преобразователя 16 появляется

f сигнал, по которому блок 18 управления начинает отсчет импульсов генератора 1, р д

17 и одолжающийся до поступления очередного импульса с датчика 13. При этом в памяти блока 18 управления остается код углового положения ножей в временном масштабе t . тя m 6н т

Н .Ч - вр à — ремя одного оборота барабана ножей (R — радиус барабана о ножей);

V — линейная (окружная) скорость

Н ножей; пз — число оборотов,. необходимое для выполнения неравенства

Ф Г„ -Ьх ) ("- )Сн

Это соответствует углу ч" выдачи команды на сведение барабанов ножей в радианах

6 новкой времени tg, постудающеи из щпающего устройства 15. В момент равенства сравниваемых величин на ЭПР 11 через блок 19 и узел 12 коммутации поступает команда нв раз-. ведение ножей.

В системе 20 раскроя в ответ на сигнал из блока 19 снимается команда на включение с входа блока 19, В блок 21 самоконтроля, на входе которого подаются сигналы датчика

10 13 и команды на включение и выключение ЭПР из блоков 18 и 19 осуществляется автоматический контроль исправности устройства по критериям:

На каждый импульс, поступающий в блок

15 21 с датчика 13, должен поступить импульс с блока 18 управления, так как подготовительная команда на сведение формируется на каждом обороте барабанов ножей; на каждый сигнал, поступающий в блок 21

20 иэ иэ блока 19 исполнительных элементов, может поступить число импульсов с датчика 13 меньше или равное m

T -tz гаа — nesea часть этого осоаняа;

"vms н (%ia4) t, —.с <6+

1 Н 1

7 8 импульсов в счетчик 28, где запоминается код

t y, и преобразователь 16 приступает к новому циклу измерения t . Одновременно импульс датчика 13 через другой ключ 27 и блок 29 ключей переписи устанавливает счетчик 31 команд в обратный код tq. После накопления в счетчике 31 команд числа импульсов генератора 17, равного tq, на выходе счетчика 31 команд формируется импульс переполнения, поступающий в блок 19 исполнительных.элементов на входы ключей 32 и 33. Вторые (потенциальные) входы этих ключей связаны с системой 20 раскроя. Если из системы 20 раскроя нет разрешения на рез, то на выходе инвертора 35 устанавливается высокий уровень, а на выходе ключа 33 возникает импульс; подтверждающий положение "0* триггера 34. Если есть разрешение на реэ, то на входе ключа 32 устанавливается высокий уровень, а на его выходе возникает импульс, устанавливающий триггер 34 в положение "1", При этом через усилитель 36 включается исполнительное реле

37 и формируется импульсный сигнал на вход блока 30 ключей переписи, через последние в счетчике 31 команд устанавливается обратный код t> одновременно запрещается прохождение импульсов датчика 13 через второй ключ 27.

После накопления в счетчике 31 команд числа импульсов генератора 17, равного t; на выходе счетчика 31 формируется импульс переполнения, вновь поступающий на входы ключей 32 и 33, так как сигнал из системы 20 раскроя к этому моменту уже снят, на выходе ключа 33 возникает импульс, устанавливающий триггер 34 в положение "0". Реле 37 отключается и контактами 43 дает в узел 12 коммутации ЭПР команду на разведение ножей, Импульсы датчика

13, синхронизируя работу преобразователя 16 и блока 18, одновременно поступают в блок

21 самоконтроля на счетный вход счетчика, состоящего иэ триггера 39 и ключа 33, а на гашение триггеров поступает импульс переполнения счетчика 31 команд. Если команда на включение ЭПР (сведение ножей) на подана, т. е. реле 37 не включено, его нормально закрытый контакт 45 замыкает цепь с выхода "триггера, 39 на вход усилителя 41. Так как подготовительная команда включения ЭПР формируется на каждом обороте барабанов ножей, то при исправной системе на каждый импульс с датчика 23, устанавливающий триггер 38 в положение "1", следует импульс гашения с выхода счетшка 31 команд. Если импульс гашения не поступает, а на вход триггера 38 поступает два импульса с дачтника 13, то появляется команда "1" на выходе триггера 39, свидетельствующая о неисправности устройства, и через усилитель 41 включается реле 42, контакты которого переключают вход ЭПР на дублирующий комплект 22 устройства. Если реле 37

59061 8 включено (выдана команда на сведение ножей), то цепь с выхода триггера 39 на вход усилителя 41 рвется и запуск реле 42 через усилитель 41 произойдет только после поступления на счетный вход триггера 38 трех импульсов с датчика 13 (для случая т =2),, при других тпс х значениях m строится соответствующий де нсф шифратор через ключ 40.

На фиг. 3 представлена линейная развертка углового пути ножей — 1 (при скорости ножниц 25 м/с) и диаграмма движения ножей—

II (про колебаниях давления в сети пневмопривода от Рщс х — 5,5 кг/см до Р„„„,—

1,5 кг/см и расбросах времени срабатывания коммутационной аппаратуры, составляющих +5%)

Команда на рез формируется в момент времени t отстоящему от момента реза на величину уставки . Через время t +5% начинается сведение барабанов ножей со скоростью, зависящей от давления в пневмосетн. Диапазон скоростей сведения ножей отражен прямыми

Рно P „где Риом, вских ление. Прямыми АВ и СД обозначены границы области безопасности по условиям насечки на заднем конце прутка АВ и недореза СД

Условие АВ

30 обеспечивает путь сведения ножей эа один оборот барабанов до реза меньший высоты профиля проката, где t — время сведения ножей;

Н вЂ” полный путь радиального перемещения барабанов ножей; — высота профиля;

Ь h — величина запаса; Гн — время одного оборота барабанов

40 ножей.

Из условия АВ

Условие СД ф, 2 „с,х

1 1

50 обеспечивает выполнение реза при полностью сведенных лодка:., Через время t с момента t формируется команда на разведение ножей, после чего через время „+5% начинается разведение ножей

55 со скоростью, зависящей от давления в пневмосети. Диапазон возможных скоростей разведения ножей отражен прямыми р„„„, Г ною

Р„„„,„Прямой EF обозначена граница области безопасности по условию насечки на переднем конце прутка.

4 5 Н й+ Ь

Это условие обеспечивает путь разведения ножей через один оборот после реза, большей высоты профиля проката.

При правильном выборе программных установок t и t< обеспечивается высокое качество порезки прутков при колебаниях давления пневмосети в рабочем диапазоне давлений и 10 o разбросе времени работы коммутационной аппаратуры.

Исключение элементов, требующих частого обслуживания и настройки, автоматическая переналадка на любую скорость прокатки, а также введение блоков самоконтроля и дублирующего комплекта обеспечивают повышение надежности и производительности устройства.

Формула изобретения

1. Устройство автоматического управления механизмом пропуска реза двухбарабанных летучих ножниц, содержащее блок исполнительных элементов, один из входов которого соединен с системой рационального раскроя, а выход — со входом узла коммутации, датчик совмещения ножей в плоскости реза, преобразователь скорости вращения барабанов ножен в угловое положение ножей, соответствующее моменту выдачи команды на включение электропневматичес кого распределителя, задающее устройство и генератор импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и производительности за счет

859061

10 снижения времени его настройки, оно снабжено блоком управления, блоком самоконтроля и комплектом дублирующего устройства, при этом выходы задающего устройства датчика 5 совмещения ножей в плоскости реза и генератора импульсов подключены к соответствующим входам преобразователя скорости барабанов ножей, выход которого соединен с блоком управления, три других входа блока управления соединены соответственно с генератором импульсов, преобразователем скорости барабанов ножей и задающим устройством, выход— с блоком исполнительных элементов и блоком самоконтроля, два других входа которого

15 соединены соответственно с выходом датчика совмещения ножей в плоскости реза и выходом блока исполнительных элементов, а выход— со входом узла коммуташя, два других входа которого соединены соответственно с выходом блока исполнительных элементов и вы2о ходом дублирующего комплекта устроиства, а выходы — со входами электропневматического распределителя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что блок управления содержит

25 счетчик памяти, вход которого соединен с выходом преобразователя скорости барабанов ножей в узловое ноложенне ножей, соответствующее моменту выдачи команды на включение электропневматического распределителя, а вызо ход — со входом счетчика команд.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Праздников А. В. и др. Автоматизация непрерывных мелкосортных станов. М., "Металлургия", 1975, с. 144 — 145 (прототип1.