УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПЛАЗМЕННОЙ ГОЛОВКИ Российский патент 1997 года по МПК B23K9/10 B23K10/00 

Изобретение относится к автоматизированным устройствам для технологического оборудования и может быть использовано при создании машин тепловой резки металлических листов и заготовок.

Известно устройство для автоматической защиты блока регулирования положения плазмотрона от повреждения при наезде резака с датчиком высоты на металлическое препятствие или при возникновении электрического контакта датчика с токонесущими частями наконечника плазмотрона.

Это устройство, защищая плазменный суппорт машины тепловой резки от аварийной ситуации при наезде его на опрокинутую ранее вырезанную деталь или вспученную под действием тепловой деформации полосу металла, не способно защитить режущий узел и окружающее его пространство от ряда других неблагоприятных факторов технологического процесса, а именно: от перегрева при резке толстых листов; от выбросов расплавленного металла при пробивке; от светового излучения; от выделяющихся при резке газообразных агентов. Кроме того, в некоторых случаях происходит запаздывание срабатывания устройства после наезда на препятствие, так как при соприкосновении последнего с датчиком, находящимся под дежурным напряжением, не возникает должного электрического контакта из-за влияния окалины и остатков неэлектропроводящего грунта, покрывающего листы и заготовки. Указанное запаздывание может привести к поломке датчика и резака. Устройство не обеспечивает также защиту от наезда на препятствие, находящееся выше зоны расположения датчика.

Целью изобретения является повышение степени адаптации плазмотрона к поверхности разрезаемого листа и эффективная защита от неблагоприятных факторов технологического процесса резки.

Цель достигается тем, что устройство для защиты плазменной головки снабжено емкостью для сжатого воздуха с выхлопным отверстием, теплоизолирующим дисковым основанием со сквозным центральным и внецентровым отверстиями, токопроводящим экраном в виде усеченного конуса с патрубком для отсоса выделений, токопроводящей перемычкой для соединения токовихревого датчика с токопроводящим экраном и пневмоцилиндром, электронный блок размещен в емкости для сжатого воздуха и закреплен на дисковом основании, выводы токовихревого датчика размещены в сквозном внецентровом отверстии дискового основания, токопроводящий экран закреплен на дисковом основании, рабочая полость пневмоцилиндра соединена с емкостью для сжатого воздуха, шток пневмоцилиндра кинематически связан с дисковым основанием, которое установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно плазмотрона в направлении его оси.

Новизна и существенные отличия изобретения обусловлены тем, что ряд конструктивных элементов, предложенных прежде всего для защиты от перегрева, от выбросов расплавленного металла при пробивке и от аварии при наезде на любое, встречающееся в практике тепловой резки, металлическое препятствие, привели к незапланированному эффекту, а именно: обеспечили возможность комплексной защиты адаптивного плазменного режущего узла за счет предотвращения выхода в окружающее пространство светового излучения и газообразных выделений процесса резки, вредных для человека.

Добавление к устройству-прототипу теплоизолирующего дискового основания, имеющего возможность подъема относительно плазмотрона на момент пробивки, существенно повышает эффективность защиты от перегрева и выбросов расплавленного металла. Добавление к устройству-прототипу, совмещенному с устройством-аналогом, токопроводящего экрана в виде усеченного конуса, несущего на себе дежурное напряжение от датчика, повышает эффективность защиты от аварии после наезда на любое препятствие, так как даже при отсутствии электрического контакта в процессе упора усеченного конуса в препятствие возникает механическое перемещение адаптивного узла вверх, вызывающее срабатывание аварийного отключения электроприводов.

Введение в конструкцию адаптивного узла дискового основания и конуса - экрана создает замкнутый объем вокруг наконечника плазмотрона и зоны реза, что дополнительно обеспечивает защиту от светового излучения и дает возможность местного отсоса газообразных выделений процесса резки путем соединения конуса-экрана с вентиляционным патрубком. Одновременно с этим конструкция устройства позволяет осуществлять подъем адаптивного узла по команде оператора, обеспечивая возможность визуального наблюдения дуги и зоны реза.

Следует также отметить отличительное свойство предложенной конструкции, предусматривающее соединение рабочей полости пневмоцилиндра трубопроводом с воздушной емкостью измерительного электронного блока. Этим обеспечивается технологическая блокировка режущего узла по каналу сжатого воздуха, т.е. основание с измерительным электронным блоком и датчиком не опустится в рабочее положение и резка не начнется, пока охлаждающий сжатый воздух не начнет проходить через воздушную емкость измерительного блока и поступать затем в пневмоцилиндр.

Предложенная совокупность конструктивных решений, обеспечивающая комплексную защиту плазменного режущего узла, не известна из технической литературы и патентных источников.

Конструкция предлагаемого устройства представлена на фиг.1 и 2.

Вокруг наконечника 1 быстросменного плазмотрона 2 установлен одновитковый токовихревой датчик высоты 3, пропущенный сквозь внецентровое отверстие в теплоизолирующем дисковом основании 4. На этом основании установлен измерительный электронный блок 5 с электрической схемой сигнальной защиты датчика от наезда на металлическое препятствие, помещенный в емкость для сжатого воздуха 6 со штуцером 7 для подачи сжатого воздуха и выхлопным отверстием 8.

На основании 4 с кольцевым зазором установлен токопроводящий экран 9 в виде усеченного конуса, соединенный токопроводящей перемычкой 10 с одной из точек витка токовихревого датчика 3. Основание 4 имеет возможность подъема-опускания относительно плазмотрона с помощью возвратной пружины 11 и пневмоцилиндра 12, рабочая полость которого соединена трубопроводом 13 с воздушной емкостью измерительного электронного блока. Для передачи перемещения от поршня пневмоцилиндра служит шток 14, траверса 15 и рычаги 16 с выступами 17, которые сочленены с конечным выключателем 18. Токопроводящий экран 9 снабжен вентиляционным патрубком 19 для отсоса выделений процесса плазменной резки. Крепление плазмотрона производится с помощью устройства 20 для быстрого съема и установки резака. К зоне крепления плазмотрона подведены силовой кабель 21, кабель для поджига 22, шланги 23 для подачи охлаждающей воды и плазмообразующего газа. Предлагаемое устройство в целом крепится к приводу подъема-опускания плазменного суппорта 24.

Устройство работает следующим образом.

В режиме технологического перехода плазменный суппорт 24 в поднятом состоянии выводится горизонтальными электроприводами машины тепловой резки в точку начала реза. По команде от системы управления открывается клапан подачи сжатого воздуха в емкость 6 измерительного электронного блока. Через трубопровод 13 сжатый воздух поступает в рабочую полость пневмоцилиндра, сжимая возвратную пружину 11. Через шток 14, траверсу 15 и рычаги 16 движение поршня передается основанию 4 с закрепленными на нем элементами конструкции режущего узла. Основание опускается, занимая вместе с датчиком рабочее положение относительно наконечника плазмотрона. По команде от системы управления вертикальный привод 24 опускает режущий узел и останавливает его в тот момент, когда рабочий зазор между наконечником 1 и разрезаемым листом установится автоматически на заданном уровне с помощью датчика высоты 3. По команде от системы управления отключается вертикальный электропривод и закрывается клапан подачи сжатого воздуха в емкость измерительного блока. Избыточное давление в рабочей полости пневмоцилиндра 12 исчезает, возвратная пружина 11 разжимается, толкая поршень со штоком 14 в направлении рабочей полости, при этом траверса 15 давит на выступы 17 рычагов 16, поднимая основание 4 с установленными на нем элементами конструкции режущего узла. По очередной команде на плазмотрон подаются охлаждающая вода, плазмообразующий газ, напряжение поджига и рабочее напряжение постоянного тока. Происходит процесс пробивки разрезаемого металлического листа при эффективной защите датчика и измерительного блока, поднятых на время пробивки из опасной зоны. По завершении процесса пробивки при соответствующей команде основание с датчиком снова опускаются в рабочее положение, и начинается процесс резки, в котором заданный рабочий зазор между наконечником плазмотрона 1 и бухтиноватым металлическим листом автоматически стабилизируется с помощью датчика высоты 3. При этом испусканию светового излучения режущей плазменной дуги в окружающее пространство препятствует экран 9, а газообразные выделения процесса резки отсасываются в вентиляцию через патрубок 19.

При наезде токопроводящего экрана 9 на металлическое препятствие между ними, как правило, возникает электрический контакт, который приводит к срабатыванию схемы сигнальной защиты датчика, находящегося вместе с экраном под дежурным напряжением. В результате этого проходит команда на остановку движения машины и поднятие резака.

Если при соприкосновении экрана с препятствием не возникает должного электрического контакта из-за влияния окалины и остатков неэлектропроводящего грунта, покрывающего листы и заготовки, а также при наезде на препятствие, находящееся выше зоны расположения датчика высоты, в процессе упора усеченного конуса экрана в препятствие возникает механическое перемещение адаптивного узла вверх с перемещением рычагов 16 при неподвижном поршне пневмоцилиндра. Подъем адаптивного узла приводит к срабатыванию конечного выключателя 18 аварийной блокировки электроприводов.

При необходимости визуальной проверки зоны реза оператор поднимает по команде экран 19.

Использование: автоматизированные устройства для технологического оборудования для тепловой резки металлических листов и заготовок. Сущность изобретения: измерительный электронный блок 5 установлен на теплоизолирующем дисковом основании 4, на котором с кольцевым зазором установлен токопроводящий экран 9 в виде усеченного конуса, соединенный токопроводящей перемычкой 10 с витком токовихревого датчика 3. Датчик 3 расположен в отверстии дискового основания 4. Дисковое основание 4 имеет возможность подъема-опускания относительно плазмотрона 1 с помощью возвратной пружины 11 и пневмоцилиндра 12, рабочая полость которого соединена трубопроводом с емкостью для сжатого воздуха, причем токопроводящий экран 9 снабжен вентиляционным патрубком 19 для отсоса выделений процесса плазменной резки. 2 ил.

Устройство для защиты плазменной головки, содержащее плазмотрон, охватывающий плазмотрон одновитковый токовихревой датчик высоты, измерительный электронный блок с электрической схемой сигнальной защиты датчика, отличающееся тем, что оно снабжено емкостью для сжатого воздуха с выхлопным отверстием, теплоизолирующим дисковым основанием со сквозным центральным и внецентровым отверстиями, токопроводящим экраном в виде усеченного конуса с патрубком для отсоса выделений, токопроводящей перемычкой для соединения токовихревого датчика с токопроводящим экраном и пневмоцилиндром, электронный блок размещен в емкости для сжатого воздуха и закреплен на дисковом основании, выводы токовихревого датчика размещены в сквозном внецентровом отверстии дискового основания, токопроводящий экран закреплен на дисковом основании, рабочая полость пневмоцилиндра соединена с емкостью для сжатого воздуха, шток пневмоцилиндра кинематически связан с дисковым основанием, которое установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно плазмотрона в направлении его оси.