УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДОВ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ НА ИМПУЛЬСНОМ ТОКЕ Российский патент 1999 года по МПК B23H7/16 

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и, в частности, к устройствам защиты электродов от коротких замыканий при импульсно-циклической электрохимической обработке.

Известны устройства защиты от коротких замыканий, выполненные в виде последовательно соединенных датчиков рабочего тока, полосового усилителя и детектора, который через управляющую схему связан с органом блокировки источника питания (см. авт. св. СССР N 528165, кл. B 23 P 1/02, 1975 г.).

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность в работе и ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известное устройство, выполненное в виде последовательно соединенных датчика рабочего тока, избирательного усилителя, высокочастотного детектора и двух ячеек аналоговой памяти, подключенных к сравнивающему устройству и управляемых схемой управления с выходом на устройство блокировки включения источника питания (см. авт.св. N 772781, кл. B 23 P 1/02, 1980 г).

Недостатком вышеуказанного устройства является недостаточная надежность его работы из-за отсутствия дублирования и избирательности каналов контроля уровня импульсов рабочего тока, а также ограниченные технологические возможности, ввиду отсутствия визуального контроля за пиковым значением импульсов рабочего тока.

Цель предполагаемого изобретения - повышение надежности и расширение технологических возможностей работы предлагаемого устройства защиты от коротких замыканий при импульсно-циклической электрохимической обработке. Указанная цель достигается тем, что оно снабжено управляемым пиковым детектором, переключателем-мультиплексором, двумя буферными масштабными усилителями, вторым устройством сравнения, задатчиком опорного порогового сигнала, триггером начальной установки с ячейкой ИЛИ на входе, устройством экстренного отключения источника питания, контрольным измерительным прибором, а в качестве детектора использован второй управляемый пиковый детектор, причем вход первого управляемого пикового детектора подсоединен к выходу избирательного усилителя, а его выход - к выходу второго управляемого пикового детектора и первым выходам обоих устройств сравнения, выходы которых вместе с выходом схемы управления подсоединены к первому установочному входу триггера начальной установки, а вход второго управляемого пикового детектора подсоединен к входам обоих буферных масштабных усилителей, каждый из которых подсоединен соответственно к первому выводу контрольного измерительного прибора и второму входу первого сравнивающего устройства, второй вход второго сравнивающего устройства подключен к выходу задатчика опорного порогового уровня сигнала, при этом входы управления обоих пиковых детекторов и обоих устройств сравнения, второй вход триггера начальной установки и вход управления переключателя-мультиплексора подключены к соответствующим тактируемым выходам схемы управления, входы которой подсоединены к электроду, заготовке и к цепи синхронизации с циклом включения технологического тока источника питания, причем первый выход триггера начальной установки соединен с выходом устройства блокировки схемы регулирования импульсов источника питания, второй выход триггера подсоединен противофазно к выходу устройства экстренного отключения источника питания от сети, а входы переключателя-мультиплексора подсоединены: первый - к разрядной цепи запоминающего конденсатора второго пикового детектора, второй - ко второму выводу измерительного контрольного прибора, а выход переключателя-мультиплексора подсоединен к общему проводу цепи питания устройства защиты от коротких замыканий.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства. На фиг. 2 - временные диаграммы работы схемы управления устройства защиты от коротких замыканий.

Устройство защиты электродов от коротких замыканий при импульсноциклической электрохимической обработке содержит источник питания 1, выход которого токоведущими шинами, через встроенный в силовую цепь датчик тока 2, подсоединен к межэлектродному зазору электрохимической ячейки станка 3, избирательный усилитель 4, вход которого подсоединен к датчику тока 2, а выход к выходу первого управляемого пикового детектора 5, второй управляемый пиковый детектор с режимом хранения контрольного уровня сигнала 6, вход которого подсоединен к выходу первого управляемого пикового детектора 5, а выход - к выходу двух буферных масштабных усилителей 8 и 9, два управляемых сравнивающих устройства 10 и 13, первые входы которых подсоединены к выходу первого управляемого пикового детектора 5, вторые входы соответственно к выходу буферного масштабного усилителя 8 и задатчика опорного порогового уровня 11, а входы обоих сравнивающих устройств подсоединены к первому установочному входу триггера начальной установки 12, первый выход которого подсоединен к выходу устройства блокировки включения преобразователя источника питания 16 с выходом от него на схему импульсно-фазового регулирования импульсов преобразователем источника питания 1, второй выход противофазно подсоединен к входу устройства экстренного отключения источника питания от сети 14 с выходом от него на схему быстродействующего коммутатора в цепи искусственной нулевой точки на высокой стороне трансформатора источника питания 1, управляемый переключатель-мультиплексор 7, первый вход которого подсоединен к разрядной цепи запоминающего конденсатора второго пикового детектора 6, второй вход переключателя-мультиплексора 7 - к второму выводу измерительной рамки контрольного прибора 15, первый вывод которого подсоединен к выходу буферного масштабного усилителя 9, а оба выхода переключателя мультиплексора подсоединены к общему проводу цепи питания схемы устройства защиты от коротких замыканий, которое кроме того содержит схему тактируемого управления порядком его работы 17, выходы которой соответственно подсоединены: U₁ - к входу управления первого пикового детектора 5, U₂ - к входу управления которого пикового детектора 6, U₃ - к входу управления переключателя-мультиплексора 7, U₄ - к входу управления устройства сравнения со следящим пороговым уровнем срабатывания 13, U₅ - к входу управления второго сравнивающего устройства 10 с заданным в соответствии с определенным максимальным током пороговым уровнем его срабатывания.

U₆ - к установочному входу триггера печальной установки 12, U₇ - к второму входу управления триггера начальной установки 12, а входы схемы управления 17 подсоединены; U_p - к межэлектродному зазору электрохимической ячейки станка 3, U_синхр - к цепи синхронизации с командами включения технологического тока преобразователем источника питания 1.

Устройство работает следующим образом. В процессе импульсноциклической электрохимической обработки, после первого ощупывания заготовки электродом-инструментом и отвода его на заданной межэлектродный зазор схема управления 17, синхронизируемая командами на включение технологического тока с источником питания 1, по выходу U₆ снимает запрет в виде нулевого уровня с установочного входа с ячейкой ИЛИ триггера 12 для переключения его по выходу U₇ одиночным импульсом в начальное состояние, которое обеспечивает включение источника питания за счет снятия блокировки на его включение подачей сигнала нулевого уровня с первого выхода триггера 12 на устройство 16. С этого момента технологическое напряжение поступает на электрохимического ячейку станка 3, а с датчика тока 2 контролируемый импульсный сигнал поступает на ... (далее по тексту) избирательный усилитель 4, с выхода которого сигнал U_{конт.имп.} приходит на вход первого пикового детектора 5. Одновременно на вход управления пикового детектора 5 с выхода U₁ схемы управления 17 поступает сигнал единичного уровня на разрешение выборки и преобразования сигнала в постоянный уровень U_{конт.тек.} равный пиковому значению U_{конт.имп.}. С выхода пикового детектора 5 текущий уровень контролируемого сигнала U_{конт.тек.} поступает на вход второго пикового детектора 6. С выхода U₂ схемы управления 17 на вход управления пикового детектора 6 поступает синхронизированный с импульсами технологического напряжения U_р сигнал единичного уровня на разрешение выборки и вторичного преобразования в паузах, определяемых скважностью последовательности импульсов технологического напряжения. Кроме того, с выхода пикового детектора 5 текущий уровень контролируемого сигнала U_{конт.тек.} поступает также на первые входы обоих сравнивающих устройств 13 и 10. С выхода пикового детектора 6, преобразованный сигнал поступает на буферный масштабный усилитель 9 и с его выхода - на контрольный измерительный прибор 15 и одновременно сигнал с детектора 6 поступает на буферный масштабный усилитель 8, с выхода которого опорный сигнал U_{опор.тек.} поступает на второй вход сравнивающего устройства 13, определяя следящий пороговый уровень его срабатывания, а с выхода U₄ схемы управления 17 на вход управления сравнивающего устройства 13 поступает задержкой t_зад. для первого цикла обработки синхронизированный с импульсами технологического напряжения разрешающий сигнал единичного уровня, регламентирующий избирательность его контроля за уровнем контролируемого сигнала (см. фиг. 2). На второй вход сравнивающего устройства 10 опорный сигнал U_{опор.зад.}, определяющий максимально заданный порог его срабатывания, поступает с задатчика 11, а с выхода U₅ схемы управления 17 на вход управления сравнивающего устройства 10 поступает синхронизированный с импульсами технологического напряжения разрешающий сигнал единичного уровня, определяющий как и в первом случае избирательность контроля сравнивающего устройства 10 за уровнем контролируемого сигнала. Задержка с разрешением на контроль сравнивающему устройству 13 в первом цикле обработки позволяет сформировать опорный текущий сигнал U_{опор.тек.} на втором его входе на уровне, определяющем начальный пороговый уровень срабатывания устройства защиты от коротких замыканий. Оптимальная чувствительность устройства защиты, с учетом обеспечения необходимой помехозащищенности, определяется путем подстройки уровня выходного сигнала масштабного усилителя 8 и соответственно необходимого отношения U_{опор.тек.}/U_{конт.тек.}, которое регулируется в пределах 1,05-1,3. С выхода U₃ схемы управления 17 на вход управления переключателя-мультиплексора 7, синхронно с командами на включение технологического тока, поступает сигнал на замыкание обоих его ключей, и подключения, тем самым, обоих входов переключателя к общему проводу источника питания. В этом случае второй пиковый детектор 6 переходит в режим слежения, так как замыкается разрядная цепь запоминающего конденсатора, а контрольный прибор 15 осуществляет цикл измерения выходного сигнала с буферного масштабного усилителя 9.

По окончании каждого цикла обработки прерывается и цикл измерения выходного сигнала, а пиковый детектор 6 переходит в режим хранения уровня аналогичного сигнала, поддерживая через буферный масштабный усилитель 8 уровень U_{опор.тек.} на входе следящего сравнивающего устройства 13 при отключении технологического тока. При аномальном возрастании пикового уровня импульсов технологического тока в случае короткого замыкания и соответственного увеличения уровня сигнала U_{имп.конт.} контролируемого сравнивающими устройствами 13 и 10, переключается по установочному входу с ячейкой ИЛИ триггер 12, с первого выхода которого сигнал единичного уровня поступает на устройство блокировки 16 схемы импульсно-фазового управления преобразователя источника питания 1, а с второго выхода триггера 12 противофазно сигнал нулевого уровня поступает на устройство экстренного отключения 14 силового трансформатора источника питания 1 от сети.

Таким образом, с учетом инерционности процесса электрохимической обработки, принцип действия предлагаемого устройства основан на избирательной регистрации постепенно нарастающего значения пикового уровня импульсов контролируемого сигнала в циклах обработки и непрерывном сравнении регистрируемого в интервалах между импульсами уровня сигнала с его последующим пиковым значением.

Повышение надежности происходит за счет избирательности регистрации уровня контролируемого сигнала и избирательности контроля за его текущим значением в сравнении с регистрируемым, а также дублирования работы следящего канала защиты каналом максимально-токовой защиты. Расширение функциональных возможностей происходит за счет введения измерения регистрируемого пикового значения импульсов технологического тока.

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к устройствам защиты электродов от коротких замыканий при импульсно-циклической электрохимической обработке. Техническая задача - повышение надежности и расширение технологических возможностей устройства защиты от коротких замыканий. Достижение цели осуществляют путем решения задачи активного и визуального контроля за пиковым уровнем импульсов технологического тока в условиях его частого прерывания в процессе обработки и значительного увеличения абсолютного значения пикового уровня технологического тока к концу обработки. Для обеспечения указанной цели устройство содержит двухступенчатую систему управляемых пиковых детекторов, формирующих последовательно с помощью схемы управления текущий контролируемый сигнал и текущий опорный сигнал с режимом его хранения, а также два управляемых сравнивающих устройства, работающих один в режиме слежения с опорным текущим сигналом, а другой в режиме максимально-токовой защиты с заданным опорным сигналом. Повышение надежности в работе устройства защиты происходит за счет избирательной регистрации пиковым детектором уровня опорного сигнала в интервалах между импульсами контролируемого сигнала и избирательности контроля сравнивающих устройств, а также дублирования работы следящего канала защиты каналом максимально-токовой защиты. Расширение функциональных возможностей происходит за счет введения измерения регистрируемого пикового значения импульсов технологического тока. 2 ил.

Устройство защиты электродов от коротких замыканий при циклической электрохимической обработке на импульсном токе, содержащее устройство сравнения, схему управления, источник питания, устройство блокировки схемы включения преобразователя источника питания и последовательно соединенные датчик рабочего тока, избирательный усилитель и детектор, отличающееся тем, что оно снабжено управляемым пиковым детектором, переключателем-мультиплексором, двумя буферными масштабными усилителями, вторым устройством сравнения, задатчиком опорного порогового сигнала, триггером начальной установки с ячейкой ИЛИ на входе, устройством экстренного отключения источника питания, контрольным измерительным прибором, а в качестве детектора использован второй управляемый пиковый детектор, причем вход первого управляемого пикового детектора подсоединен к выходу избирательного усилителя, а его выход - к входу второго управляемого пикового детектора и первым входам обоих устройств сравнения, выходы которых вместе с выходом схемы управления подсоединены к первому установочному входу триггера начальной установки, а выход второго управляемого пикового детектора подсоединен к входам обоих буферных масштабных усилителей, каждый из которых подсоединен соответственно к первому выводу контрольного измерительного прибора и второму входу первого сравнивающего устройства, второй вход второго сравнивающего устройства подсоединен к выходу задатчика опорного порогового уровня сигнала, при этом входы управления обоих пиковых детекторов и обоих устройств сравнения, второй вход триггера начальной установки и вход управления переключателя-мультиплексора подсоединены к соответствующим тактируемым выходам схемы управления, входы которой подсоединены к электроду, заготовке и к цепи синхронизации с циклом включения технологического тока источника питания, причем первый выход триггера начальной установки соединен с входом устройства блокировки схемы регулирования импульсов источника питания, второй выход триггера подсоединен противофазно к входу устройства экстренного отключения источника питания от сети, а входы переключателя-мультиплексора соответственно подсоединены первый - к разрядной цепи запоминающего конденсатора второго пикового детектора, второй - к второму выводу контрольного измерительного прибора, а выход переключателя подсоединен к общему проводу цепи питания устройства защиты от коротких замыканий.