Вопросы для самоподготовки:

1. Перечислите основные устройства механизмов управления?

2. Дайте характеристику пневматического способа управления?

3. Дайте характеристику электропневматического способа управления?

Лекция 10. Конструктивные особенности привода командоаппарата системы управления

Теоретические вопросы:

10.1. Устройства управления системой включения пресса

10.2. Конструктивное устройство командоаппарата пресса

10.3. Схема управления муфтой и тормозом механического пресса

10.1. Устройства управления системой включения пресса

Рассмотренный способ и применяемые аппараты в настоящее время являются наиболее распространенными. При электропневматическом способе управления передача команд к органам управления осуществляется при помощи специальных устройств, которые называют командоаппаратами. Командоаппараты обычно жестко связываются с главным валом пресса. В этом случае система управления работает следующим образом.

Первоначально пресс включают в режиме "Наладка" нажатием на кнопки "Пуск" включают электродвигатель пресса. Одновременно с вращением электродвигателя начинает вращаться маховик. При этом профиль кулачков командоаппарата таков, что контакт КА-1 (рис. 48) замыкается в нижней мертвой точке, а контакт КА-2 размыкается на короткое время вблизи верхней мертвой точки.

При подаче напряжения включается реле РБ блокировки и ставится на самопитание. Контакт РБ в цепи катушки РЭ замыкается. При нажатии двумя руками кнопок 1П и 2П их контакты размыкаются, но реле РБ остается включенным через цепь самопитания. Контакты кнопок 1П и 2П замыкают цепь катушки реле РЭ, контакты которого включают электромагнит пневмопереключателя. Муфта включается, и кривошипный вал поворачивается.

Рис. 48.Управление муфтой пресса

В нижней мертвой точке замыкается контакт КА-1 командоаппарата. Теперь кнопки можно отпустить, так как ползун поднимается и для рук безопасен. Реле РЭ остается включенным через контакт КА-1.

Вблизи верхней мертвой точки контакты КА-1 и КА2 размыкаются и ползун останавливается.

Если кнопки все время держать нажатыми, то контакты 1П и 2П будут открыты. Реле РБ при этом останется включенным через цепь самопитания. Вблизи верхней мертвой точки контакт КА-2 размыкается, реле РБ отпадает, своим контактом отключает реле РЭ и ползун останавливается. Чтобы получить новый ход пресса, нужно отпустить кнопки и затем нажать их снова. Так предотвращается возможность повторного хода пресса (так называемого сдваивания ходов). Первый ход ползуна осуществляется нажатием на кнопку "Толчок" при включенном блоке наладочного перемещения, т.е. на пониженной скорости главного электродвигателя.

Если при первом ходе ползуна все узлы и механизмы пресса работают нормально, можно включить электродвигатель на полную скорость и произвести несколько ходов ползуна при полных оборотах маховика, с дополнительной проверкой системы управления, муфты и тормоза.

Поскольку наладку муфты и тормоза производят на холостом ходу, то можно допустить при остановке незначительный (10...20 мм) переход ползуна через верхнее крайнее положение. Когда пресс будет работать под нагрузкой этого перехода не будет.

В случае большего перехода ползуна необходимо проверить правильность регулировки тормоза или произвести подрегулировку выключателя. Если причинами перехода ползуна через верхнее положение не являются неполадки муфты, тормоза или воздухораспределителя, то можно устранить переход, довернув управляющие тормозом кулачки выключателя против вращения вала муфты.

Если в этом случае переход ползуна не уменьшается, то причину нужно искать только в регулировке муфты и воздухораспределителя. Затем, переключив универсальный переключатель на пульте управления в положение "Наладка", нажимают на кнопку "Толчок". При этом должны срабатывать включающие вентили воздухораспределителей муфты и тормоза: при опускании кнопки эти вентили должны отключаться.

10.2. Конструктивное устройство командоаппарата пресса

Для передачи команд к пневматическим органам управления прессов при электропневматических системах управления применяются так называемые командоаппараты, жестко связанные с главным валом пресса или же связанные с ним зубчатой или цепной передачей. Командоаппараты управляют автоматической остановкой ползуна пресса в верхней мертвой точке хода удерживателями пневматических подушек и другими органами, в том числе и органами систем автоматизации загрузки и выгрузки обрабатываемых деталей на прессах, оборудованных такими устройствами.

Командоаппарат (рис. 49) имеет шесть цепей управления и служит для выдачи команд, управляющих последовательностью срабатывания пневмораспределителей и других органов управления прессом. На свободном конце командоаппарата установлен датчик для контроля угла поворота кривошипа и отражения информации на панели оператора на главном пульте управления.

Рис. 49. Командоаппарат

Командоаппараты используются для управления, контроля и измерения рабочих процессов и тактов в отношении к заданному перемещению машины. Конструкция командоаппарата представляет независимые вращающиеся кольца с упорами (для каждой точки переключения), которые позволяют осуществлять плавную бесступенчатую регулировку длительности импульса (точки включения и выключения) и его положения (0-360°). Командоаппараты с электромеханическими элементами переключения можно использовать для скоростей до 200 об/мин. Эти командоаппараты имеют прочную конструкцию и не нуждаются в уходе.

Включение и выключение управляющих органов при помощи командоаппаратов осуществляются на заданном угле поворота главного вала пресса, причем командоаппараты допускают наладку требуемого момента включения любого из управляемых ими органов. Для этой цели командоаппараты перемещаемые при наладке кулачки, обеспечивающие включение конечных выключателей, установленных в командоаппаратах, при требуемом угле поворота главного вала пресса.

Командоаппараты с электронно-индуктивными элементами переключения применимы для скоростей до 700 об/мин и более. Эти командоаппараты не чувствительны к ускорению, т.к. в них отсутствуют механические подвижные части. Они работают плавно и процесс переключения происходит в условиях отсутствия механического или электрического контакта, таким образом снижается износ и обеспечивается продолжительный срок службы.

Командоаппараты работают на прессах, штамповочных прессах, ковочных прессах, машинах обработки листового металла, сварочных машинах, упаковочных машинах, сборочных машинах, трансферных линиях, транспортных установках, лебедках, лифтах, строительных машинах, горнодобывающем оборудовании, а также применяются в автомобильной промышленности.

Конструктивное устройство командоаппаратов рассматриваемого типа показано на рис. 50.

Рис. 50. Конструктивное устройство командоаппарата

1 – нижний отдел корпуса; 2 – крышка корпуса; 3 – прокладка корпуса; 4 – вал командоаппарата с регулировочной и центральной резьбой; 5 – крышка для конца вала; 6 – кольцо с маркировкой; 7 – опорное кольцо; 9 – кольцо упорное с регулировочным кольцом; 10 – шайба; 11- вход кабеля; 12 – опорный фланец; 13 – мост командоаппарата с направляющей толкателя и креплением для быстродействующего выключателя; 14 – механизм толкателя; 15 – быстродействующий выключатель; 16 – крышка для быстродействующего выключателя; 17 – шарнир

Рассмотренная конструкция командоаппарата позволяет плавно настроить работу каждой индивидуальной точки между 0 и 360⁰ без ослабления или натяжения кулачка или винта.

10.3. Схема управления муфтой и тормозом механического пресса

Привод механических прессов снабжается муфтой сцепления и тормозом. Мощность приводного двигателя зависит от величины номинального усилия пресса и может составлять от 0,4 до 400 кВт.

Схема управления главным приводом должна обеспечить включение и отключение, а иногда и реверсирование двигателя. При нормальной работе включение и отключение двигателя производится два-три раза в смену, реверс, предусмотренный в отдельных типах прессов, еще реже, при заклиниваниях.

Релейно-контактная схема управления муфтой и тормозом механического пресса показана на рис. 51.

Управление рабочим органом пресса осуществляется муфтой сцепления и тормозом. Электроаппаратура в схеме управления ими находится в наиболее тяжелых условиях. Нечетка работа схемы управления может привести к аварии или даже к несчастному случаю.

В наиболее совершенных схемах управления муфтой и тормозом предусматриваются следующие режимы работы:

1. Одиночный ход при двуруком управлении. Безопасность обслуживающего персонала от травм в этом случае обеспечивается за счет необходимости нажатия двух кнопок;

2. Одиночный ход при кратковременном нажатии на кнопки или педаль. В этом случае для безопасности устанавливаются защитные устройства (фотозащита и т.п.);

3. Автоматическая работа.

4. Толчковый (наладочный) режим.

При необходимости последовательно с кнопкой управления 3КУ, нажатием на которую осуществляется одиночный ход, могут быть включены дополнительная кнопка для двурукого управления или педаль для ножного управления. Аварийная остановка ползуна пресса производится нажатием кнопки 1КУ, а остановка при нормальной работе и при наладке производится нажатием кнопки 2КУ. Блокировка от сдваивания ходов осуществляется реле РБ и выключателем 1КА. Блокировка может быть включена от защитной решетки, фотозащиты или автоматической подачи (ВК и 3КА).

Рис. 51. Релейно-контактная схема управления муфтой и тормозом механического пресса

Если принять число ходов пресса n = 40 ход/мин и число бесперебойных срабатываний наиболее долговечного аппарата схемы – реле равным 1 млн. циклов, то при двухсменной работе срок службы реле будет составлять

дней ()

Следовательно, применение бесконтактных элементов в схемах управления муфтой и тормозом механических прессов является рациональной и актуальной задачей. Далее рассмотрим основные виды бесконтактных логических элементов (БЛЭ).

Каждый элемент БЛЭ в общем случае имеет один или несколько входов и один выход. Входные цепи логических элементов обозначают буквами a, b, c, выходы – x, y, z… При этом входы и выходы элементов могут находится только в двух противоположных состояниях: напряжение равно или не равно нулю. При наличии или отсутствии напряжения говорят о наличии или отсутствии сигнала на входе или выходе логического элемента (рис. 52).

Построение схем дискретного управления, как контактного, так и бесконтактного, выполняют с помощью специального математического аппарата – двоичной алгебры логики. Ведь действительно, т.к. двоичная переменная a может быть равна лишь 1 или 0, то двоичная функция x = f(a) на выходе логического элемента также может быть равна лишь 1 или 0.+

Если подача сигнала a на вход БЛЭ вызывает появление сигнала x=f(a)=a, то такой элемент называют повторителем. Если при подаче сигнала a на вход элемента сигнал на его выходе исчезает, то такой элемент называют инвертором, или элементом НЕ.

Если при подаче сигнала a на один или на другой вход элемента появляется выходной сигнал, то такой элемент называют элементом ИЛИ. Элемент ИЛИ реализует логическую функцию сложения (дизъюнкцию)

(10.1)

Рис. 52. Схемы основных логических элементов

Двоичная переменная и ее двоичная функция x могут быть равны нулю или единице. Если у элемента появляется выходной сигнал при наличии сигналов одновременно на первом и на втором входах, то такой элемент называю элементом И. Элемент И реализует операцию логического умножения (конъюнкцию)

. (10.2)

Если при отсутствии сигнала на входе b сигнал на выходе появляется одновременно с сигналом на входе a и при наличии сигнала на входе b сигнал на выходе отсутствует, то такой элемент называют ЗАПРЕТ. Элемент ЗАПРЕТ реализует следующую логическую функцию.

(10.3)

Широко применяется логический элемент ПАМЯТЬ С ЗАПРЕТОМ. Он запоминает наличие сигнала на выходе после снятия сигнала со входа a – «запоминание» и при отсутствии сигнала на другом входе b – «запрет». Элемент ПАМЯТЬ реализует следующую двоичную функцию

(10.4)

Таким образом, при составлении схем автоматического управления на бесконтактных логических элементах, возможны два принципа:

1. «перевод» релейно-контактных схем на бесконтактные;

2. непосредственная разработка бесконтактных схем на основе заданного технологического процесса и циклограммы автоматизируемой системы.

Первый принцип легче и целесообразен при разработке несложных схем. Но при этом следует решить задачу об отличии логических элементов от релейно-контактных. Второй принцип более труден, так как требует знания основных положений алгебры логики, которая позволяет составлять схему управления при помощи простейших логических элементов с наименьшим количеством аппаратуры. Следует отметить, что в отличие от схем на релейно-контактных элементах, при изображении схем с бесконтактными логическими элементами можно опускать ряд цепей (тактовые, смещения, питания и т.д.) и давать только логические связи.