УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА РАБОЧИХ ХОДОВ ПРЕССА
DEVICE FOR COUNTING OF PRESS WORKING STROKES

Известно устройство для счета рабочих ходов пресса, которое содержит датчик положения рабочего органа и вибродатчик, подключенный к триггеру, выход которого подключен к счетчику импульсов (а.с. СССР №357580, М. кл. G07C 3/10, 1971 г.).
Недостатком устройства является возможность выдачи ложной информации вибродатчиком.
Известно также устройство для счета рабочих ходов пресса, содержащее генератор импульсов, входы которого подключены к блоку начала отсчета и датчику виброускорений, а выход через переключатель режима работы соединен с блоком памяти и счетчиком импульсов, выходы которых подключены к блоку совпадения, выход которого соединен со вторым счетчиком импульсов, причем блок сброса соединен с первым счетчиком импульсов, другой вход которого соединен с датчиком виброускорений (А.с. СССР №529470, М. кл. G07C 3/10, 1975 г.).
Однако в этом устройстве не учитывается то обстоятельство, что рабочий ход ползуна в процессе изготовления деталей может происходить с различной скоростью, т.е. за разные промежутки времени и, как вытекающее отсюда следствие, количество импульсов, записываемых в счетчик импульсов, будет разным, что в конечном итоге приводит к нарушению объективности счета.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для счета рабочих ходов пресса (А.с. СССР №883943, М. кл. G07C 3/10, БИ №43, 1981 г.), которое содержит датчик виброускорений, генератор импульсов, первый и второй счетчики импульсов и первый блок совпадения, выход которого соединен с входом второго счетчика импульсов, блок управления, блок индикации, дешифратор, второй блок совпадения и формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом датчика виброускорений, выход блока управления через генератор импульсов подключен к первому входу второго блока совпадения, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов, выход второго блока совпадения подключен к первому входу первого счетчика импульсов, второй вход которого соединен со вторым выходом формирователя импульсов, третий выход которого подключен к первому входу первого блока совпадения, второй вход которого соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого подключен к входу блока индикации, выход первого счетчика импульсов соединен с входом дешифратора. При этом формирователь импульсов содержит одновибратор и элементы задержки, вход первого из которых соединен с входом формирователя импульсов, выход первого элемента задержки через одновибратор подключен к первому выходу формирователя импульсов и непосредственно к его второму выходу, выход одновибратора через второй элемент задержки соединен с третьим выходом формирователя импульсов.
Однако такое устройство не отличается высокой надежностью при эксплуатации оснащенного им прессового оборудования в кузнечно-штамповочных производствах, так как блок управления, выполненный в виде элемента, связанного с ползуном пресса и изменяющего свои электрические параметры (в частности, переменный реостат, переменная емкость, переменная индуктивность), не отличаются стабильностью (надежностью) работы, прежде всего, на заготовительных участках, для которых характерна невысокая культура производства (в силу специфики имеют место загрязненность, загазованность, наличие электромагнитных помех от переключений мощного (сильноточного) прессового оборудования и вибраций окружающих объектов, включая, прежде всего, полы места расположения собственно аналогичного оборудования, что предъявляет особые требования к полу в случае применения вышеуказанного известного устройства).
Цель изобретения - повышение точности работы устройства для счета рабочих ходов пресса. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для счета рабочих ходов пресса, содержащем датчик виброускорений, формирователь импульсов, первый и второй счетчики импульсов и первый блок совпадения, выход которого соединен с входом второго счетчика импульсов, блок управления, блок индикации, дешифратор, второй блок совпадения и формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом датчика виброускорений, выход блока управления подключен к генератору импульсов, выход которого подключен к первому входу второго блока совпадения, второй вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов, выход второго блока совпадения подключен к первому входу первого счетчика импульсов, второй вход которого соединен со вторым выходом формирователя импульсов, третий выход которого подключен к первому входу первого блока совпадения, второй вход которого подключен к первому выходу дешифратора, второй выход которого подключен к входу блока индикации, выход первого счетчика импульсов соединен с входом дешифратора, блок управления выполнен в виде источника радиоактивного излучения, жестко закрепленного на подвижном ползуне пресса, и приемника радиоактивного излучения, содержащего газоразрядный счетчик и усилитель, первый выход которого подключен к входу экстрематора с адаптацией к производной сигнала напряжения, пропорционального интенсивности облучения приемника радиоактивного излучения (счетчика), выход которого через элемент НЕ подключен к первому входу элемента И, при этом выход последнего подключен к входу генератора импульсов, а второй вход - ко второму выходу усилителя.
Приемник радиоактивного излучения (газоразрядный счетчик) размещен на гайке-каретке, которая вертикально перемещается по стойке (с резьбой), установленной на станине пресса, для настройки устройства в положение, соответствующее заданному размеру (толщине) заготовки.
При этом формирователь импульсов содержит одновибратор и элементы задержки, вход первого из которых является собственно входом формирователя импульсов, выход первого элемента задержки через одновибратор подключен к первому выходу формирователя импульсов и непосредственно к его второму выходу, выход одновибратора через второй элемент задержки соединен с третьим выходом формирователя импульсов.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства, на фиг.2 - схема взаимного расположения источника и приемника радиоактивных излучений и форма сигнала напряжения на выходе усилителя блока управления, в зависимости от интенсивности облучения датчика (от взаимного расположения источника облучения и приемника радиоактивных излучений); на фиг.3 - экстрематор (с адаптацией к производной сигнала напряжения на выходе усилителя блока управления); на фиг.4 - формы сигналов на выходах усилителя блока управления экстрематора и элемента НЕ.
Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 виброускорений, формирователь 2 импульсов, второй блок 3 совпадения, первый счетчик 4 импульсов, дешифратор 5, выход которого соединен с входом блока 6 индикации, первый блок 7 совпадения и второй счетчик 8 импульсов, а также блок 9 управления и генератор 10 импульсов, выход которого подключен к первому входу второго блока совпадения.
Формирователь 2 импульсов представляет собой последовательно соединенные первый элемент 11 задержки, одновибратор 12 и второй элемент 13 задержки. Блок 9 управления содержит источник 14 радиоактивного излучения, жестко закрепленный на подвижном ползуне пресса, и последовательно соединенные приемник 15 радиоактивного излучения, усилитель 16, экстрематор 17 с адаптацией к производной сигнала напряжения, элемент НЕ 18 и элемент И 19, выход которого подключен к входу генератора 10 импульсов, а второй вход - ко второму выходу усилителя 16.
Корпус 20 приемника радиоактивных излучений конструктивно выполнен таким образом, что половина размера щели приемника превышает величину линейного перемещения ползуна от начала его соприкосновения со штампом до завершения процесса формирования заготовки.
Экстрематор 17 с адаптацией к производной сигнала напряжения на выходе усилителя 16 выполнен в виде включенных параллельно двух операционных усилителей 21 и 22, выходы которых соединены между собой, а инвертирующий вход операционного усилителя 21 соединен с неинвертирующим входом другого операционного усилителя 22, при этом на инвертирующем входе усилителя 22 включен конденсатор 23 (запоминающий экстремум сигнала напряжения на выходе операционного усилителя 22), а в цепь отрицательной обратной связи этого же усилителя включен нелинейный элемент с симметричной релейной характеристикой, выполненный на диодах 24, 25, включенных встречно-параллельно, которые формируют скачок напряжения (фиг.4, б). Экстрематор также содержит усилитель 26 (формирующий сигнал напряжения трапециевидной формы; фиг.4, в) на транзисторе 27, вход которого подключен к выходу экстрематора 17, а выход включен на вход формирователя 28 логических сигналов управления, выполненного на микросхеме 29, содержащей четыре двухвходовых логических элемента 2И-НЕ 30, 31, 32, 33 (осуществляющих формирование прямоугольных логических сигналов «0» и «1»; фиг.4, г), и на микросхеме 34, содержащей два двухвходовых логических элемента 2И-НЕ 35, 36 (на которых собрана схема запрета, исключающая ложное срабатывание блока 9 управления при включении питания).
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы пресса в штамп закладывают заготовку и производят рабочий ход пресса. При движении ползуна пресса происходит облучение приемника 15 радиоактивного излучения (в качестве которого может быть использован счетчик Гейгера-Мюллера) источником 14. Электрические импульсы, возникающие при вспышках разряда в счетчике Гейгера-Мюллера, усиливаются усилителем 16 и поступают на второй вход элемента И 19 и на вход экстрематора 17. При движении ползуна вниз к штампу по мере максимального приближения источника 14 к приемнику 15 облучение газоразрядного счетчика приемника 15 возрастает. На выходах усилителя 16 появляются сигналы напряжения, пропорциональные числу N регистрируемых в единицу времени импульсов (число N регистрируемых в единицу времени импульсов зависит от приложенного к счетчику 15 напряжения и времени облучения его, т.е. счетчика, источником 14). Так как время облучения счетчика 15 зависит от скорости перемещения ползуна с источником 14, то изменяются формы сигналов напряжений на выходах усилителя 16, имея при этом стабильное значение амплитуды при подаче стабильных напряжений питания на счетчик 15 и усилитель 16. Соответственно, изменяется частота генератора 10 импульсов.
При облучении источником 14 приемника 15 сигналы напряжения, появляющиеся на выходах усилителя 16, поступают на вход экстрематора 17 и на первый вход элемента И 19. Однако эти сигналы на вход генератора 10 не проходят, так как на втором входе элемента И 19, соединенным с выходом элемента НЕ 18, сигнал отсутствует.
По мере продолжающегося перемещения ползуна с источником 14 возрастает уровень облучения приемника 15 и, соответственно, возрастают уровни напряжений на обоих выходах усилителя 16. При достижении ползуном пресса положения, соответствующего соприкосновению пуансона и заготовки и нахождению источника 14 излучения на одной (горизонтальной) оси с приемником (счетчиком), т.е. на самом близком расстоянии между ними, происходит максимальное облучение счетчика. В этот момент число электрических импульсов, возникающих во внешней цепи счетчика и, соответственно, на входе усилителя 16, синхронно со вспышками разрядов в счетчике Гейгера-Мюллера является максимальным и практически равно максимальному числу ионизирующих частиц, попадающих в счетчик из перемещающегося рядом источника радиоактивных излучений. Таким образом, на выходах усилителя 16 появляются максимальные (по амплитуде) сигналы напряжения  (фиг.4, а). По мере дальнейшего перемещения ползуна вниз, когда штамп придает заготовке требуемую форму, источник 14 удаляется от приемника 15 и, соответственно, снижается уровень его облучения.
Сигналы напряжений на выходах усилителя 16 снижаются. То есть приращение выходного сигнала на выходах усилителя 16 и, соответственно, на входе экстрематора 17 стало близким к нулю и начало понижаться. В этот момент времени происходит смена знака производной электрического сигнала (dU/dt=0), пропорционального интенсивности облучения счетчика 15. На выходе экстрематора формируется сигнал (скачок напряжения; фиг.4, г), поступающий на вход элемента НЕ 18. С этого момента и до полного прекращения процесса облучения счетчика (заштрихованный участок зависимости U=f(l) на фиг.2) со второго выхода усилителя 16 сигналы через элемент И19 проходят на генератор 10 импульсов, частота которых изменяется в соответствии с изменением сигнала напряжения на выходе усилителя 16.
При ударе пуансона штампа о заготовку срабатывает датчик 1 виброускорений, сигнал с выхода которого поступает на вход формирователя 2 импульсов. Первым импульсом, снимаемым с выхода первого элемента задержки 11, сбрасывается в нулевое состояние счетчик 4 импульсов, а вторым импульсом запускается одновибратор 12, с выхода которого импульс поступает на вход второго блока 3 совпадения, на другой вход которого поступают импульсы с генератора 10 импульсов. Длительность импульса, снимаемого с одновибратора, выбирается меньше, чем время нахождения ползуна в нижнем положении. С выхода второго блока 3 совпадения снимается определенное количество импульсов, которые поступают на вход первого счетчика 4 импульсов. Информация, записанная в первый счетчик 4 импульсов через дешифратор 5, поступает в блок 6 индикации, в котором происходит ее визуальное отображение. В дешифраторе 5 переключателями устанавливают цифровое значение, соответствующее количеству импульсов, отображаемое блоком 6 индикации. Устройство готово к работе.
В процессе работы пресса задним фронтом импульса, снимаемого с одновибратора 12, запускается второй элемент задержки 13, выходным импульсом которого запускается второй вход первого блока 7 совпадения, первый вход которого подготовлен сигналом с выхода переключателей дешифратора 5. Импульс с выхода первого блока 7 совпадения поступает на вход второго счетчика 8 импульсов, где зафиксируется очередная изготовленная продукция. При холостом ходе пресса удар пуансона о матрицу происходит позже, чем удар пуансона о заготовку при рабочем ходе, соответственно, время радиоактивного облучения приемника 15 изменится (возрастет) и частота генератора 10 импульсов соответственно также будет другой, что зафиксируется первым счетчиком 4 импульсов и блоком 6 индикации и, как вытекающее отсюда следствие, будет отсутствовать сигнал на выходе переключателей дешифратора 5.
Выполнение блока управления на основе источника и приемника радиоактивных излучений, подключенного к усилителю, выходы которого соединены через элемент И с генератором импульсов, один непосредственно, а другой через экстрематор (с адаптацией к производной сигнала напряжения, пропорционального интенсивности облучения приемника радиоактивного облучения) и элемент НЕ позволяет повысить точность учета выпускаемой продукции в условиях кузнечно-штамповочных производств.