Стабилизатор вылета резака Советский патент 1983 года по МПК B23K9/10 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ВЫЛЕТА РЕЗАКА

1

Изобретение относится к области механической и термической обработки изделий и может быть использовано для ста- билизации положения режущего инструмента станков или стабилиэашга вылета резака газорежущих машин и лазерных технологических установок для резки и свар ки материалов.

В настоящее время известно множество устройств, служащих для стабилизации ,расстояния между инструментом и деталью. Все устройства зачастую отличаются друг от друга датчиками расстояния до обрабатываемого изделия. Известны механические датчики С ll. они имеют низкую j точность и в процессе эксплуатации часто ломаются. На точность датчиков влияет тепловое излучение дуги в зоне раза.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стабийи- 20 затор, состоящий из высокочастотного генератора, емкостного датчика, усилителя привода вертикального перемещения, снабженный также ограничителем, двух-

полупериодным модулятором и разделительным конденсатором, схемой сравнения, состоящей из двух диодов, эталонного кон денсатора двух высокочастотных дросселей, двух накопительных конденсаторов, двух сопротивлений, при этом вход ограничителя подключен к выходу высокочаототного генератора, а его выход через диоды соединен с эталонным конденсатором и емкостным датчиком, соединенным, в свою очередь, через высокочастотны.е дроссели с накопительными конденсаторами, зашунтироваиными сопротивлениями, подключенными к входу Двухполупериодного модулятора, выход которого через разделительный конденсатор подключен к входу усилителя 2 J Емкостный датчик представляет собой проводящий электрод, выполненный, например, в виде пластины, жестко закрепленной на резаке. Устройство работает таким образс)М, что при уменьшении расстояния между обрабатываемым вздепнем и пластиной меняется их взаимная емкость, а на выходе усилитедя при этом появляется напряжение того или другого знака. Однако, во-первых, детектирование высокочастотного напряжения с емкостного датчика производится диодами, на которых падает напряжение амплитудой около 0,5 В, Величина этого напряжения зависит от температурь. В конечном счете это приводит к нестабильности значения вылета резака. Во-вторых, при резке и сварке материалов проводимость воз духа вблизи реза становится сравнимой с проводимостью емкостного датчика, а в схеме измерения емкостной датчик и сопротивление воздушного промежутка между деталью р датчиком включены параллельно. Влияние проводимости окружающей среды в устройстве, взятом за прототип, не скомпенсировано, что приводит к нестабильности вылета резака. Целью изобретения является повыше{ше качества резки путем повышения стабилизации вылета резака. Цель достигается тем, что стабилизатор вылета резака содержит выссжочастотный генератор, ёмкостный датчик, усилитель электропривода и привод вертикального перемещения резака, высокочастотный трансформатор, переый и второй фазовый детектор, ключевой каскад, фазовращатель, усилитель и резисторный оптрон, причем фазовые детекторы выпол иены на полевых транзисторах, емкостны датчик выполнен в виде моста, в одну КЗ диагоналей которого включена первая обмотка высокочастотного трансформатор а во вторую диагональ включен высокочастотный генератор, одна из точек второй диагонали заземлена и является общей для плеч, в одно из которых включена сварочная дуга, а в другое - выход резисторного оптрона, один вывод вторичной обмотки высокочастотного трансформатора заземлен, а другой соединен с -истоком полевого транзистора первого фазового детектора, сток последнего соединен с усилителем электропривода, затвор его - с выходом выссжочастотного генератора, последний соединен с входом фазовращателя, выход фазовращателя через ключевой каскад соединен с затвором полевого tpaнзиcтopa второго фазового детектора, сток полевого транзисто ра черев усилитель:подключен к входу резисторного оптррна, исток того же транзистора подсоединен к второму выво ду вторичной обмотки высокочастотного трансформатора. Конденсаторы емкостного датчика выполнены регулируемыми. Стабилизатор работает следующим образам. При изменении расстояния между емкостным датчиком и изделием на диагонали моста, состоящего из датчика и трех подстроечных конденсаторов, появляется напряжение, которое при помощи разделительного высокочастотного трансформатора пр1шязывается к потенциалу общегопровода электронной части устройства. К вторичной обмотке высокочастотного тран форматора подключены фазовые детекторЬ1, выполненные на полевых транзисторах. Применение полевых транзисторов позволило существенно уменьшить температурный дрейф детектора, поскольку при заданном расстоянии между Датчиком и деталью мост будет сбалансирована ным, при этом напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно нулю, напряркение на канале полевого транзистора также равно нулю, что означает, что в данной схеме Детектора нет дрейфующих, температурнозависимых ЭДС. Напряжение первого детектора через усилитель подается на электропривод резака. УправЛ5пощее Напряжение на второй фазовый детектор подается через фазовращатель и ключевой каскад. Ключевой каскад усиливает управляющее напряжение, а фазовращатель, состоящий из двух конденсаторов и двух сопротивлений, сдвигает его фазу на относительно фазы напряжения ВЧ-генератора. При любом изменении емкости датчика резака постоянное напряжение на выходе второго детектора будет всегда равно нулю, nt скольку при изменении емкости датчика фаза выходного напряжения моста равна фазе напряжения ВЧ-генератора. Наоборот, при изменении сопротивления воздушного промежутка между датчиком и деталью фаза выходного напряжения моста изменится и на выходе детектора появится напряжение соответствующего знака, далее это напряжение усиливается и подается на оптрон. Сопротивление оптрона, включенное параллельно соответствующему конденсатору моста изменяется и компенсирует разбаланс моста, вызванный изменением проводимости окружающей датчик среды. Тем самым повышается стабильность задаваемого вылета резака. На qmr. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства. Предлагаемый стабилизатор выпета ре зака содержит генератор 1 высокочастотный, подстроенные конденсаторы 2, со, противление 3 воздушного промежутка между датчиком и деталью; емкостный датчик 4, оптрон 5, разделительный высокочастЬтный трансформатор 6, первый фа;зовый детектор 7, второй фазовый дете тор 8, ключевой каскад 9, фазовращатель 10, усилитель 11, усилитель 12 электро привода, электродвигатель 13. На фиг. 2 приведены эйюры напряже НИИ: напряжение ВЧ-генераТора (Г), напряжение на выходе первого фазового детектора (Fl-), напряжение на вь1ходе второго фазового детектора (Ш). Стабшгазатор вьшета резака является более точным и обеспечивает более ЕЫсокую стабильность поддержания расстояния до детали, чем прототип и существующие конструкции. Данное устройство МО жет найти применение в технологических установках для сварки и резки металлов газом или лазером, а также в процессах где обработка деталей ведется в строгом соответствии с ее формой. Например стабилизатор можно использовать там, где необходимо снять фаску с края лиота металла, имеющего большую волнистость. Формула изобр.е тения 1. Стабилизатор вылета резака, содержащий высокочастотный генератор, ем костный датчик, усилитель электропривода и привод вертикального перемещения резака, отличающийся тем, что, с целью повышения качества резки путем повышения стабилизации вьшета резака, он снабжен высокочастотным трансформатором, первым и ВТО- . рьгм фазовыми детекторами, кгаочевым каскадом, фазовращателе, усилителем и,резисторнь1М оптроном, причем фазовые детекторы выполнены на полевых травзисторах, емкостный датчик выполнен в виде моста, в одну из диагоналей которого включена первичная обмотка высо1сочастотного трансформатора, а во вторую диагональ -включен высокочастотный ге- нератор, одш из точек второй дгюгонали заземлена и является общей для плеч, в одно из которых-включена сварочная ду- гв, а в другое - выход резисторного оптрона, один вывод вторичной обмотки высокочастотного трансформатора заземлен, а другой -соединен с истоком полевого транзистора первого фазового детектора, сток последнего соединен с усалителем электропривода, затвор его - с выходом высокочастотного генератора, последний соединен с входом фазовращателя, выход фазовращателя через ключевой каскад соединен с затвором полевого транзистора второго фазового детектора, сток полевого транзистора через усилитель подключен к входу резисторHOJ7O оптрона, исток того же транзистора подсоединен к второму выводу вторичной обмотки высокочастотного трансформатора. 2. Стабилизатор по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что конденсаторы емкостного датчика выполнены регулируемыми. Источники информации, привятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свиде гельство СССР № 215711, кл. В 23 К 7/10,01.02.66. 2.Авторское свидетельство jCCCP № 689799, ка. В 23 К 7/10, 21.11.77 (прототип)

I/

Фиг. /

Jtl