Устройство для сортировки кусков губчатого титана — SU 1443981 (original) (raw)
(19) (111 ОБРЕТЕНИ ИОАН ТЕЛЬСТ ВТОРСНОМУ С я преоб ряжения ения на цОн (н зо выходе появляетссортный кусок),включения Формирния, Привод открвоздуху, которыйствует на подлеж о которому элемент ует сиг вает п ал управлеоход сжатомуопло Воздей реэй от ору низкоего в бункер тныи кусок ил. овей ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССРУ 96572, кл. В 03 В 13/06, 1982(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВКИ КУСКОВГУБЧАТОГО ТИТАНА(57) Изобретение относится к поштучной сортировке предметов по их составу и позволяет повысить точностьсортировки. Устройство для сортировкикусков губчатого титана содержит механизм покусковой подачи, датчиктермоЭДС, включающий изолированныедруг от друга горячий и холодныйэлектроды, выполненные в виде полыхцилиндрических электропроводящих валков, установленных на осях с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях, причем холодный электрод подпружинен к горячему,зазор между валками не превышает мини(59 4 В 07 С 5/342 В 03 В 13(06 мального размера куска, а угол захвата кусков не превышает двух угловтрения, Нагреватель размещен во внутренней полости горячего электрода,Устройство содержит усилитель, компаратор, исполнительный механизм, вклю "чающий привод и сопло, элемент включения, соединенный с приводом исполнительного механизма, приемные бункеры продуктов сортировки. Устройствоснабжено ключевым времяамплитудныминтегрирующим преобразователем,Э-триггером, схемой задержки и датчиком тени, Критерием отбора куска всоответствующий продукт является сигнал о превышении напряжения на одном з входов схемы сравнени еля, При превышении нап тором входе схемы сравнИзобретение относится к сортировкекусковых материалов, а именно к устройствам поштучной сортировки предметов по их составу, и предназначено5для сортировки кусков губчатого титана,Цель изобретения - повышение точности сортировки путем увеличения площади контактирования,поверхности кусков с электродами.На Фиг.1 схематически изображеноустройство для сортировки кусков губчатого титана; на Фиг.2 - силы, действующие на кусок в момент захватаего валками, и конструкция датчикатени; на Фиг.3 - эпюры напряжений навходах и выходах отдельных элементов.блок-схемы устройства.Устройство для сортировки кусков 20губчатого титана содержит механизм 1покусковой подачи, датчик 2 термоЭДС,включающий изолированные друг от друга горячий 3 и холодный 4 электроды,выполненные в виде одинаковых по размерам полых цилиндрических электропроводящих валков, установленных наосях 5 и 6 с возможностью синхронноговращения в противоположных направлениях (навстречу друг другу по часовой 30и против часовой стрелки соответственно, как показано на Фиг.1), причемхолодный электрод 4 подпружинен кгорячему электроду 3 (не показано)Зазор 7 между валками не превышает ми 35нимального размера куска (если междуэлектродами 3 и 4 нет куска), а уголзахвата с (Фиг.2) не превышает двухуглов трения, т.е. оС24, Нагреватель 8 размещен во внутренней полости 409 горячего электрода 3.Устройство содержит подключенный кдатчику 2 термоЭДС усилитель 10,выход которого подключен к входу компаратора 11, исполнительный механизм12, включающий привод 13 и сопло 14,элемент 15 включения, соединенный сприводом 13 исполнительного механизма 12, а также приемные бункеры продуктов сортировки: бункер 16 высоко 1сортного продукта и бункер 17 низкосортного продукта.Устройство снабжено ключевым время. амплитудным интегрирующим преобразователем 18, 0-триггером 19 и схемой 20задержки.Ключевой времяамплитудный интегри"рующий преобразователь 18 содержитпервую и вторую интегрирующие цепочки с одинаковыми постоянными времени(г лоизмеримими с длительностью сигнала тени.ени), содержащие общие резистор 21,первый 22 и второй 23 накопительныеконденсаторы соответственно, первый24 и второй 25 управляющие ключи,включенные соответственно между общимрезистором 21 и первым 22 и вторым 23накопительными конденсаторами, первый 26 и второй 27 синхронизирующиеключи, параллельно подключенные кпервому 22 и второму 23 накопительнымконденсаторам соответственно, первый28 и второй 29 инверторы и схему 30сравнения,Вход управления первого управляюще -го ключа 24 подключен к выходу компаратора 11 непосредственно, а входуправления второго управляющего ключа25 подключен к выходу компаратора 11через первый инвертор 28, Входы управ.ления первого 26 и второго 27 синхронизирующих ключей подключены к выходувторого инвертора 29, а выходи ключей26 и 27 подключены соответственно кпервому и второму входам схемы 30сравнения, выход которой подключенк П-входу П-триггера 19.Устройство снабжено датчиком 31тени, выход которого через второй инвертор 29 подключен к С-входу 11-триггера 19, выход которого подключен квходу схемы 20 задержки, выход которой подключен к входу элемента 15включения,Датчик 31 тени (Фиг,2) может бытьвыполнен, например, в виде оптопары:фотодатчик 32 (светодиод) - Фотоприемник 33 (Фотодиодов, установленныхпо обе стороны от диэлектрическойпланки 34, подвижно соединенной сосью 6 холодного электрода 4 с возможностью свободного скольжения вдольнаправляющих 35 при изменениизазора 7 между электродами во времяобкатки куска электродами 3 и 4).Планка 34 установлена в плоскостигоризонтальной оси электродов 3 и 4и имеет окно 36, размер К которогонесколько превышает максимальныйразмер куска, т.е, ОСЛмакс,На Фиг.2 показан случай, когдазазор между валками в момент захватакуска увеличился на величину 6 Е (благодаря тому, что холодный электрод 4подпружинен относительно горячегоэлектрода 3). При этом излучение Фотоз144398датчика 32 регистрируется фотоприемником 33, и формируется переднийфронт импульса сигнала тени (Фиг.За),длительность которого соответствуетвремени обкатки (измерения термоЭДСот куска) от момента захвата кускавалками 3 и 4 до момента отрыва кускас этих валков. В момент отрыва зазормежду валками 3 и 4 восстанавливается 10до первоначальной величины (меньшеминимального размера куска). Оптическая ось 32-33 прерывается. При этомформируется задний фронт импульса сигчала тени (фиг.За). При захвате валка ми следующего куска цикл формированиясигнала тени повторяется. В исходномсостоянии (без куска между валками)оптическая ось 32-33 прервана.В предлагаемом устройстве ключи24-27 могут быть реализованы, например микросхемой К 561 КТЗ (четыре двунаправленных переключателя), а схема30 сравнения - микросхемой К 554 САЗ(компаратор напряжения). Первый 28 и 25второй 29 инверторы - логическиеэлементы НЕ.На фиг.З приведены эпюры напряжений: а - Пдатчика 31 тени; б11 еы второго инвертора 29; в - 1 е 3 Окомларатора 11; г - П ,х комларатора11; д - Пе,х первого инвертора 28;е - Бх схемы 30 сравнения; зе,11 0-триггера 19; ж - 11схемыВих30 сравнения; и - Б схемы 20 завахдержки; к - П цх элемента 15 включения,211 ъ К (5)5или 2 Р Г сов (ы/2)2 Р еп (о/2) (6) ОткудайСВ (ф/2)(8) Следовательно, угол захвата о вал" ков куска должен быть меньше удвоен" ного угла трения.Устройство работает следующим образом.Куски губчатого титана механизмом 1 локусковой подачи последовательно друг за другом подаются в пространство между электродами 3 и 4 датчика 2 термоЭДС и обкатываются ими, При обкатке куска, зазор 7 между электродами увеличивается, и на выходе датчика 31 тени появляется сигнал тени, длительность которого соответствует времени нахождения куска в зоне изме" рений (фиг.За). Следует отметить, что в пределах одного класса крупности размеры кусков не отличаются резко друг от друга, поэтому импульсы сигнала тени ( , тени и с ц тени) двухпсоседних кусков (фиг.За) не отличаются резко по длительности. На фиг.Засцтенис, тени.Сигнал тени с выхода датчика 31 тени инвертируется вторым инвертором 29 и поступает одновременно на входы управления синхронизирующих ключей 26 и 27, размыкая их, и на вход синхронизации (С-вход) 0-триггера 9,При обкатывании Куска электродами- валками образуется в общем случае и пар контактных площадок (участков), в которых кусок соприкасается одновременно с поверхностями горячего 3 и холодного 4 электродов. При каждом таком одновременном контакте, между куском и горячим электродом 3 возникает термоЭДС, величина которой при постоянной разнице их температур зависит только от состава и состояния контролируемых участков поверхности куска, ТермоЭДС с каждой пары контроК = 2 Р здп (д/2) и удерживающих (И) сил, которые явля 45ются проекциями сил трения (Т) на ось,параллельную направлению силы К,(2)(4) Б = Р й соя (оС/2) На кусок губчатого титана, зажатый между двумя валками, действует выталкивающая сила К, представляющая собой равнодействующую сжимающих (Р) Масса куска по сравнению с другимисилами мала и ею можно пренебречь. Сила трения где 1 - коэффициент трения материала куска о поверхность валков, Подставляя (3) в (2), получают Куски материала остаются в зонеизмерений (между валками), если Коэффициент трения й часто выражают через угол трения 1 р , т.е.5 14439лируемых участков поверхности кускаусиливается усилителем 10 и поступаетна вход компаратора 11, в которомсравнивается с заданным пороговым значением напряжения - 11. На выходе5компаратора 11 при этом появляетсярезультат сравнения - последовательность информационных сигналов "1" н"О", характеризующих соответственновеличину (уровень) термоЭДС, превышающую пороговое значение и величинутермоЭДС, оказавшуюся ниже порога( фиг.Зг). При этом не исключено, чтона выходе компаратора 11 может появиться всего лишь один информационныйсигнал: "1" или "0". Это означает,что величина термоЭДС от всех участков контролируемой поверхности кускаоказалась либо выше, либо ниже порогового значения.Информационные сигналы "1" и "0" свыхода компаратора 11 поступают навход управления первого управляющегоключа 24 непосредственно, а на вход 25управления второго управляющего ключа25 - через первый инвертор 28,В моменты прихода на вход управления первого управляющего ключа 24 сигналов "1" (фиг,Зе), т,е. в моментывремени (с - ), (г- )э (с )э ("7 е )э ключ 24 замыкаетсяи накопительный конденсатор 22 заряжается от источника напряжения (Е) через резистор 21, накапливая информацию термоЭДС, величина которой превышает пороговое значение. В моментывремени (С - Т) Иф - ) (6й) происходит хранение накопленнойийформации (ключ 24 размокнут).В моменты прихода на вход управления второго управляющего ключа 25сигналов "1" (инвертированный сигналфО"), т.е. в моменты времени (С- Й 3) ф (4 Сз)(С б - С) р ключ 25 45замыкается и накопительный конденсатор 23 заряжается от источниканапряжения (Е) через резистор 21,накапливая информацию о термоЭДС,величина которой ниже порогового эна Очения.В моменты времени (й. - й)( - й ) и (с - й ). (фиг.Зж) происходит хранение накойленной информации(ключ 25 разомкнут), Так как постоянные времени первой и второй интегрирующих цепочек преобразователя 18выбраны одинаковыми ( й(С щКС ф КС, а СС ) и соиэмеримы 81 бми с длительностью сигнала тени ( стени), то происходит независимое накопление информации о полезном сигна;ле от куска (форма сигнала показанана фиг,Зв), "испещренном" сигналамикоммутационных помех (не показаны),При Этом коммутационные помехи неоказывают существенного влияния нарезультат обработки полезного сигналаЗаряд накопительных конденсаторов22 и 23 осуществляется по экспоненциальному закону, что делает преобразователь 18 менее чувствительным кизменению длительности сигналов тени( (, тени) илн, что то же самое,к изменению размеров кусков, так какскорость заряда конденсаторов со временем уменьшается н, соответственно,чем больше время обработки полезногосигнала (чем длиннее кусок), темменьше скорость заряда конденсаторов.При этом не происходит ограничениявыходного напряжения,По окончании инвертированного сигнала тени (фиг.Зб,е,ж,з, моменты времени а - для первого куска идля второго куска), т.е, при отрывекаждого из кусков от электродов 3 и4 синхрониэирующие ключи 26 и 21замыкаются, конденсаторы 22 и 23 нацинают разряжаться до прихода очередного инвертированного сигнала тени(до момента , для первого куска нафиг.Зе,ж). Схема 30 сравнения сравнивает по амплитуде напряжения на еепервом и втором входах, а результатысравнения - информационные сигналы(низкосортный кусок) поступают на Р-вход Р-триггера 19.При одновременном приходе информационных сигналов на Р-вход Р-триггера19 и окончании инвертированного сиг 1нала тени на его С-входе, на выходетриггера 19 появляется соответствующий сигнал "1" ( ) или "0" ,который сохраняется до окончания сигнала тени от следующего куска.На фиг.Зз сигнал "1" от первого(высокосортного) куска хранится домомента времени й , т.е, до оконча(ния сигнала тени от второго куска.Критерием отбора кусков в соответствующий продукт является сигнал о превышении напряжения на одном из входов схемы 30 сравнения.Из фиг.Зе.ж видно, что для первогокуска (с, тени) характерно превыше10 При поступлении сигнала "О" на вход схемы 20 задержки, на ее выходе появляется сигнал (Фиг.Зи), длительность которого ( ь) соответствует вре мени перемещения куска от места от рыва куска от места отрыва с валков- электродов 3 и 4 до сопла 14 исполнительного механизма 12. Этот сигнал поступает на вход элемента 15 включения, который Формирует управляющий 20 сигнал (Фиг.3 к), длительность которого о д соответствует времени включения исполнительного механизма 12, уси. ливает его по мощности до величины, необходимой для срабатывания привода 25 13 исполнительного механизма 12. 11 о сигналу элемента 15 включения привод 13 (электропневмоклапан) открывает проход сжатому воздуху, который через сопло 14 воздействует на подлежащий отбору низкосортный кусок, направляя его в бункер 17 низкосортного продукта. Остальные (высокосортные) куски, не изменяя своей траектории, попадают в бункер 16 высокосортного продукта. 30 35 Формула изобретения 40 Устройство для сортировки кусков губчатого титана, содержащее узел покусковой подачи, узел контроля, включающий датчик термоЭДС с изолированными один от другого горячим и холодным электродами, схему обработки иноформации, содержащую усилитель и компаратор, исполнительный механизм с элементом его включения,45. 7 14439 ние напряжения на первом входе схемы 30 сравнения (сигнал "1" на выходе), а для второго куска (тени) - наоборот (сигнал "О" на выходе), следовательно, второи кусок является низ 5 косортным и подлежит отбору исполнительным механизмом 12 в бункер 17 низкосортного продукта. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности сортировки за счет увеличения площади контакти- рования поверхности кусков с электродами, схема обработки инФормации дополнительно снабжена Р-триггером, схемой задержки и ключевым времяамплитудным интегрирующим преобразователем содержащим схему сравнения, инверторы, управляющие ключи, синхронизирующие ключи, конденсаторы, резистор, источник питания, а узел контроля до" полнительно включает датчик размера кусков, установленный на холодном электроде, причем горячий и холодный электроды датчика термоЭДС выполнены в виде одинаковых по размерам полых цилиндрических электропроводящих валков, установленных на соответствующих осях с зазором, не превышающим минимального размера куска с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях, причем холодный электрод подпружинен относительно горячего, а угол захвата кусков электродами не превышает двух углов тре ния, при этом выход холодного электрода через усилитель и компаратор соеди. нен непосредственно с первым выводом первого управляющего ключа и через первый инвертор с первым выводом второго управляющего ключа, вторые выводы управляющих ключей через резистор подключены к источнику питания, а третьи - через соответствующие конденсаторы с общей шиной, с первыми выводами соответствующих синхрониэируюших ключей и через схему сравнения с инФормационным входом Р-триггера, выход датчика размера кусков через второй инвертор соединен с вторыми выводами синхронизирующих ключей и с управляющим входом Р-триггера, выход которого соединен через схему задержки с входом элемента включения исполнительного механизма, причем тре" тьи выводы синхронизирующнх ключей соединены собщей шиной.1443981 Составитель С,ТихонравовТехред А,КравчукТираж 569 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 35, Москва, Ж, Раушская