Устройство для стабилизации расстояния от резака до поверхности изделия

Устройство для стабилизации расстояния от резака до поверхности изделия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, в частности к устройствам автоматического управления положением инструмента в процессе термической резки или сварки. Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе и исключение краевого эффекта при обработке металлических изделий сложной конфигурации. Устройство содержит электроискровой кольцевой датчик с гибкими электродами, жестко связанный с резаком и подключенный к генератору высоковольтных импульсов, и преобразователь, включающий пояс Роговского и интегратор. Преобразователь связан с устройством сравнения и компаратором. Имеется триггер, соединенный с одновибратором и аналоговым коммутатором, и логическое счетное устройство. Устройство содержит источник опорного напряжения, усилитель мощности и приводной двигатель с датчиком числа оборотов, а в силовой электрической цепи - два датчика тока. Выходы всех датчиков связаны с логическим счетным устройством. При включении устройства происходит автоматическое опускание резака до касания гибкими электродами металлического изделия. При этом обнуляется выход логического счетного устройства и запоминается значение среднего уровня поверхности металлического листа, ниже которого в дальнейшем резак опуститься не может. В процессе работы устройства стабилизации расстояния от резака до поверхности изделия осуществляется устройством сравнения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 В 23 К 9/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Г%, . i i

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4205475/25-27 (22) 04.03.87 (46) 23. 10.89. Бюл. У 39 (72) В.А, Заварихин, В.М. Горбачев, А.М. Табунщик, В.С. Краюхин и А.Г.Шустик (53) 621. 791. 75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 421452, кл. В 23 К 9/10, 1971 ° .(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ РАССТОЯНИЯ ОТ РЕЗАКА ДО ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, в частности к устройствам автоматического управления положением 11НсТрумента в процессе термической резки или сварки. Цель изобретения — повышение надежности устройства в работе и исключение краевого эффекта при обработке металлических изделий сложной конфигурации. Устройство содержит электроискровой кольцевой датчик с гибкими электродами, жестко связанный с резаком и подключенный к генератору высоковольтных импульсов, и преобразователь, включающий пояс РоИзобретение относится к автоматизации технологических процессов, а именно к устройствам автоматического управления положением инструмента в процессе термической резки и сварки, и может быть использовано для автоматической стабилизации по высоте положения резака над поверхностью иэделия.

„„SU„„1516270 А 1

2 гонского и интегратор . Преобразователь связан с устройством сравнения и компаратором, Имеется триггер, соединенный с однонибратором и аналоговым коммутатором, и логическое счетное устройство, Устройство содержит источник опорного напряжения, усилитель мощности и приводной двигатель с датчиком числа оборотов, а в силовой электрической цепи — два датчика тока, Выходы всех датчиков связаны с логическим счетным устройством. При включении устройства происходит автоматическое опускание резака до касания гибкими электродами металлического изделия. При этом обнуляется выход логического счетного устройства и запоминается значение среднего уровня поверхности металлического листа, ниже которого в дальнейшем ре- С эак опуститься не может. В процессе работы устройства стабилизация расстояния от резака до поверхности изlaaeL делия осуществляется с помощью двигателя, управляемого сигналом рассогласования, который вырабатывается устройством сравнения. 1 ил.

Цель изобретения — повышение надежности устройства в работе за счет автоматического запоминания устройством в начальный момент резки среднего значения уровня поверхности обрабатываемого металлического листа, автоматического контроля в процессе резки за положением резака относительно данного уровня, а также за

1516270 счет совершенствования конструкшп электроискрового кольцевого датчика.

На чертеже представлена функциоHBJlbHGH схема устройства °

Устройство для стабилизации расстояния OT резака до поверхности изделия содержит электроискровой кольцевой датчик 1 с расположенными равномерно по кольцу датчика гибкими электродами 2 одинако ой длины. Датчик жестко связан с резаком 3 и подключен к генератору 4 высоковольтных импульсов, разрядная цепь которого связана с входом преобразователя 5, 1 содержащего пояс Роговского 6 с интегрирующей цепью 7, выход которой подключен к устройству 8 сравнения и прямому входу компаратора 9. Инверсный вход последнего связан с источником 10 Опорного напряжения, а вы-! ход — с К-axon,ом RS-триггера 11 и входом установки нуля реверсивного счетчика 12.

Устройство также содержит одновибратор 13, подключенный своим выходом к S-входу RS-триггера 11, выход которого соединен с управляющим электродом аналогового коммутатора

14, соединенного выходными клеммами с резистором 15 делителя напряжения, образованного резисторами 15 и 16, средняя точка которого-подключена к входу устройства 8 сравнения, соединенного выходом с усилителем 17 мощности °

Силовая электрическая цепь двигателя 18 содержит датчики 19 и 20 тока и силовые коммутаторы 21 и 22.

Датчики 19 и 20 тока связаны, cooT—

40 ветственно с S- u R-входами RS-триггера 23 логического счетного устройства 24, Двигатель 18 содержит на валу датчик 25 числа оборотов, выход

КОТОрсгО сОединен с вхОдами элемеnTQa 45

26 и 27 логического умножения, соединенных выходами с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика 12, выходы которorо соединены с входами элемента 28 логического сло50 жеиия, подкпюченного своим выходом к одному из входов элемента 29 логического умножения, второй вход которого соединен с выходом усилителя 1 7 мощности, а выход — с управляющим электродом силового коммутатора 22.

Кроме того, разрядная цепь генератора 4 высоковольтных импульсов co— держит токоаграничительный резистор

30. Устройство содержит разрядный резистор 31, включенный между разрядной цепью и Обрабатываемым изделием

32.

В устройстве в качестве гибких электродов могут быть применены графитовые электроды, соединенные с гибкими и упругими проводниками, Устройство работает следующим образом.

При включении устройства одновибратор 13 вырабатывает одиночный импульс, который устанавливает RS-триггер 11 в единичное состояние. Вследствие этого открывается аналоговый коммутатор 14, шунтирующий резистор

15 делителя напряжения, образованного резисторами 15 и 16. Следовательно, к одному из входов устройства 8 сравнения прикладывается все напряжение источника 10 опорного напряжения.

Величина опорного напряжения соответствует значению напряжения, снимаемого с выхода преобразователя 5 при касании гибкими электродами 2 металлического изделия 32, т.е. пропорционального максимальному току в разрядной цепи, определяемому токоограничительным резистором 30 и вызываемому импульсами генератора 4 высоковольтных импульсов. Так как при включении устройства кольцевой датчик 1 находится на сравнительно большом расстоянии от металлического иэделия 32, чтобы исключить возможное механическое повреждение резака 3 и кольцевого датчика 1 при установке новых необработанных металлических листов, ток в разрядной цепи генератора 4 вы оковольтных импульсов минимальный и определяется сопротивлением разрядного резистора 3 1. Следовательно, напряжение на выходе преобразователя 5, представляющее собой интегральную величину, пропорциональную току в разрядной цепи, минимально и устройство

8 сравнения вырабатывает сигнал рассогласования на опускание резака, который вызывает выработку усилителем

17 мощности сигнала, поступающего через элемент29 логического умножения на управляющий электрод силового коммутатора 22, обеспечивающего протекание тока в силовой цепи двигателя

18 в таком направлении, при котором резак 3 опускается вниз.

При касании гибкими электродами 2 металлического изделия 32 величина

270

5 1516 сигнала, снимаемого с выхода преобразователяя 5, сравнивается с величиной опорного напряжения, а следовательно, сиг нал расс огласова ния на выходе устройства 8 сравнения равен нулю и двигатель 18 останавливается, а перемещение резака 3 вниз прекращается.

Равенство значений сигналов, снимаемых с выходов преобразователя 5 и источника 10 опорного напряжения, поступающих на входы компаратора 9, вызывает его переключение. При этом на выходе компаратора 9 устанавливается напряжение положительного уровня, которое опрокидывает К8-триггер 11 в нулевое состояние и сбрасывает реверсивный счетчик 12 в нулевое состояние. Обнуление выхода kS-триггера 11 вызывает размыкание аналогового коммутатора 14 и включение в схему устройства резистора 15. При этом к одному из входов устройства 8 сравнения прикладывается только часть бпорного напряжения, определяемая соотношением величин сопротивлений резисторов 15 и 16, образующих делитель напряжения. Соотношение величин сопротивлений резисторов 15 и 16 выбирают так, что напряжение, прикладыйаемое к входу устройства 8 сравнения от средней точки делителя напряжения, соответствует величине напряжения, вырабатываемого преобразователем 5 при заданном номинальном расстоянии от резака 3 до поверхности металлического изделия 32.

Таким образом, после касания гибкими электродами 2 металлического иэделия 32 и включения в схему установки резистора 15 на выходе устройства 8 сравнения вырабатывается сигнал рассогласования перемещения резака 3 вверх. Благодаря этому усилитель 17 мощности подает сигнал на управляющий электрод силового коммутатора 21, обеспечивающего в открытом состоянии протекание тока в силовой цепи двигателя 18 в таком направлении, при котором его вращение приводит к перемещению вверх резака

3. В дальнейшем процесс стабилизации расстояния от резака до поверхности иэделия осуществляется следующим образом.

Изменение заданного расстояния вследствие неровности поверхности металлического иэделия или других технологических воздействий вызывает изменение величины тока разряда в цепи: генератор 4 высоковольтных импульсов, токоограничительный резистор 30, кольцевой датчик 1, гибкие электроды 2, металлическое иэделие

32, генератор 4 высоковольтнык импульсов. Пропорционально величине тока разряда изменяется величина напряжения на выходе преобразователя 5, а следовательно, на выходе устройства

8 сравнения появляется сигнал рассогласования соответствующего знака, который через усилитель 17 мощности управляет включением соответствующего силового коммутатора 21 либо силового коммутатора 22 в силовой электрической цепи двигателя 18, управляя тем самым.направлением егo вр iщоиия и нап« ж1 равлением перемещения резака 3 повертикали. В результате расстояние от резака 3 до поверхности металлического изделия 32 становится равным заданному, при котором сигнал рассог25 ласования на выходе устройства 8 сравнения равен нулю, В процессе работы устройства в режиме стабилизации расстояния от резака 3 до ловерхности металлического

3g изделия 32 на инверсный вход компаратора 9 постоянно поступает сигнал от источника 10 опорного напряжения, а на прямой вход — измеряющийся пропорционально реальному расстоянию от

35 резака 3 до поверхности металлическогo иэделия 32 сигнал от греобраэователя 5. Величина сигнала, поступаюшегo на прямой вход компаратора 9, всегда меньше величины сигнала, пос4б тупающего на инверсный вход, значит на выкоде компаратора 9 в процессе работы устройства присутствует постояцно низкий уровень напряжения. Это исключает обнуление реверсивного

45 счетчика 12 в процессе работы уст ройства и не влияет на состояние RSтриггера 11, управляющего работой аналогового коммутатора 14. Приводной двигатель 18 связан жесткой кинемати50 ческой связью с резаком 3, следовательно, в зависимости от коэффициента передачи этой связи определенному числу оборотов приводного двигателя

18 соответствует строго определенная величина линейного перемещения резака 3 по вертикали.

Основой логического счетного устройства 24 является реверсивный счетчик 12. Выход датчика 25 числа oGopo7 1516270 8 тов двигателя 18 коммутируется в зависимости от направления вращения .-двигателя 18 со входами прямого либо обратного счета реверсивного счетчи5 ка 12. Данная коммутация осуществляется RS-триггером 23 и двумя элементами 26 и 27 логического умножения, которые входят в состав логического счетного устройства 24. Направление вращения двигателя 18 определяется направлением протекания тока в его силовой электрической цепи. Выбор направления протекания тока определяется открытым состоянием либо силового коммутатора 21, либо силового коммутатора 22. Падение напряжения на датчике 19 тока, находящегося в цепи силового коммутатора 21, соответствует одному направлению вращения 2р двигателя 18, а падение напряжения на датчике 20 тока, находящегося в цепи силового коммутатора 22, сооТ ветствует противоположному направлению. Данная информация от датчиков тока 19 и 20 поступает на входы логического счетного устройства 24. На счетный вход устройства 24 поступает информация о числе оборотов от датчика 25 числа оборотов приводного двигателя 18 . . Таким образом, при работе устройства на выходе реверсивного счетчика

12 в двоичном коде представлена информация о числе оборотов двигателя

18, которая изменяется в зависимости от изменения расстояния от резака 3 до поверхности металлического изделия

32. Так как реверсивный счетчик 12 сбрасывается в нулевое состояние сиг- 40 налом от компаратора 9 только в начале работы устройства, то в процессе дальнейшей работы установки в режиме стабилизации расстояния информация на выходе реверсивного счетчика 12 от- 45 лична от нуля, а следовательно, на выходе элемента 28 логического сложения присутствует логическая единица, которая обуславливает открытое состояние элемента 29 логического умножения, обеспечивающего пропускание,управляющего сигнала от усилителя 17 мощности к управляющему электроду силового коммутатора 22.

При попадании резака 3 в зону большого выреза или отверстия в металлическом иэделии 32 величина тока в разрядной цепи генератора 4 высоковольтнык импульсов минимальна и определнется сопротивлением разрядного резистора 31 и устройство 8 сравнения вырабатывает сигнал рассогласования на снижение резака 3. При достижении гибкими электродами 2 среднего уровня поверхности металлического изделия

32 на выходах реверсивного счетчика

12 присутствует нулевая информация, так как отсчет числа оборотов двигателя 18 начат после обнуления выхода реверсивного счетчика 12 в начале работы устройства. На выходе элемента

28 логического сложения появляется потенциал нулевого уровня, который обуславливает закрытое состояние элемента 29 логического умножения и непроникновение сигнала от усилителя

17 мощности на управляющий электрод силового коммутатора 22, обеспечивающего протекание тока в силовой электрической цепи двигателя 18 в таком направлении, при котором привод работает в режиме снижение резака 3. В итоге снижение резака 3 прекращается и при дальнейшем перемещении резака 3 с кольцевым датчиком 1, например в автоматическом режиме в горизонтальной плоскости по заданной техно-! логической программе обработки металлического изделия 32, исключается их возможная механическая поломка об кромки металла, Исключение нулевого состояния выходов реверсивного счетчика 12 во время опускания датчика в начальный момент работы может быть обеспечено подключением всех его входов параллелькой загрузки к потенциалу высокого уровня.

Устройство обеспечивает повышение надежности и исключает краевой эффект за счет автоматического запоминания устройством в начальный момент резки среднего значения уровня поверхности обрабатываемого металлического изделия, за счет автоматического контроля и стабилизации в процессе резки положения резака относительно данного уровня, эа счет совершенствования конструкции электроискрового кольцевания датчика, а также за счет введения гальванической развязки в преобразователь, которая препятствует негативному распространению высокого уровня радиопомех по электрическим цепям установки, вызываемых работой генератора высоковольтных импульсов.

15162/0

Формула изобретения

Устройство для стабилизации расстояния от резака до поверхности изделия, содержащее электроискровой кольцевой датчик, жестко связанный с резаком, подключенный к генератору высоковольтных импульсов преобразователь, выход которого связан с одним иэ входов устройства сравнения, выход которого соединен с усилителем мощности, двигатель, кинематически связанный с резаком и электроискровым датчиком, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности работы, устройство дополнительно снабжено одновибратором, двумя триггерами, источником опорного напряжения, аналоговым коммутатором, компаратором, тремя элементами логического умножения, делителем напряжения, двумя силовыми коммутаторами с датчиками тока, реверсивным счетчиком, датчиком числа оборотов и эле.ментом логического сложения, при этом одновибратор подключен к S-входу первого триггера, R-вход которого, связанный с обнуляющим входом реверсивного счетчика, подключен к выходу компаратора, выход первого триггера связан с управляющим входом аналогового ключа, выход источника опорного напряжения подключен к входу аналогового ключа, делителю напряжения и инверсному входу компаратора, выход аналогового ключа связан со средней точкой делителя напряжения и вторьи

5 входом устройства сравнения, прямой вход компаратора связан с выходом преобразователя, выход усилителя мощности связан с управляющей цепью первого силового коммутатора, связанного через первый датчик тока с двигателем, второй выход усилителя мощности через первый элемент логического умножения связан с управляющим входом второго силового коммутатора, подключенного к двигателю через вто5 рой датчик тока, второй вход первого элемента логического умножения связан с выходом элемента логического сложения, выходы датчиков тока связаны с входами второг о тригг ера, выходы .которого соответственно через второй и третий элементы логического умножения связаны с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого связаны с входами элемента логического сложения, выход датчика числа оборотов подключен к вторым входам второго и третьего элементов логического умножения, причем электроискровой кольцевой датчик выполнен из гибких расположенных по окружности электродов одинаковой длины, преобразователь содержит пояс Роговского с параллельно подключенной

35 интегрирующей цепью.

1516270

Составитель В, Покровский

Техред Л.Сердюкова Корректор А, Обручар

Редактор И. Дербак

Заказ 6330/13 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101