Устройство для стабилизации расстояния от инструмента до поверхности изделия Советский патент 1990 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к сварочному оборудованию, а именно к автоматическим регуляторам расстояния от инструмента до поверхности изделия, и может найти применение при управлении положением резака в процессе термической резки и сварки металла.

Целью изобретения является повышение коэффициента использования металла .

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - схема размещения датчиков.

Устройство для стабилизации расстояния от инструмента до поверхности изделия состоит из генератора I импульсов, к которому через диоды 2 подключены резонансные контуры 3 и через пороговые блоки 4 фильтры 5 нижних частот, к схеме И6, выход которой соединен с К-входом и через инвертор 7 с 1-входом первого 1К-триггера 8, с Т-входом и через инвертор 7 с К-входом второго 1К-триггера 9, а также с прямыми динамическими входами одновибраторов 10 и 11, при этом выход одновибратора 10 соединен с инверсным тактовым входом lK-триггера 8, а выход одновибратора J соединен с инверсным тактовым входом ttK-триггера 9. Прямые выходы 1К-триггеров 8 и 9 соединены с приводом 12 перемещения инструмента по вертикали. Датчики 13 в виде катушек индуктивности устанавливаются над поверхностью изделия 14 таким образом, чтобы при возбуждении катушек переменным током электромагнитное поле катушек пересекало поверхность изделия 14.

ел ел ел

о сю

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы с постоян- ной частотой следования. Эти импульсы через диоды 2 поступают на каждый резонансный контур 3 и возбуждают его. В каждом из резонансных контуров 3 одновременно начинается про- цесс свободных затухающих электрических колебаний. Частота следования прямоугольных затухающих импульсов генератора 1 импульсов выбирается с помощью резистора и конденсатора та- кой, чтобы к началу следующего импульса свободные колебания в резонансном контуре 3 успели затухнуть Положительные полупериоды свободных затухающих колебаний резонансного

контура 3 попадают на пороговые блоки 4, которые включаются каждый раз, когда амплитуда колебаний в резонансном контуре 3 больше, чем напряжение их срабатывания. При этом напряжение поступает на фильтр 5 нижних частот.

Во время электрических колебаний около разомкнутого торца резонансного контура 3 образуется переменное электромагнитное поле, которое пересекает поверхность изделия и в нем начинают протекать вихревые токи. Упомянутые токи образуют свое собственное переменное электромагнитное поле, которое, суммируясь с полем индуктивности резонансного контура 3, искажает его и, следовательно, вносит в индуктивность дополнительные потери. При этом колебания в резонансном контуре 3 затухают быст рее. В процессе приближения катушки резонансного контура 3 к поверхности изделия вносимые дополнительны потери возрастают, длительность им- пульса на выходе фильтра 5 нижних частот снижается.

Диоды 2 исключают взаимное влияние свободных колебаний в резонансных контурах 3, установленных на равных расстояниях от инструмента, но в различных точках вокруг него. При этом достигается независимость измерения расстояния до поверхности изделия и одновременное начало всех измерительных импульсов от каждого ре- зонансного контура 3.

Следовательно, на выходе каждого фильтра 5 нижних частот, подключенно

с JQ jj. 20

25

, е

35

40

50

го к своему резонансному контуру 3, формируется ШИМ-сигнал, у которого длительность импульса зависит от расстояния между резонансным контуром 3 и поверхностью изделия, причем начала импульсов совпадают, а длительность каждого импульса уменьшается при приближении к изделию и увеличивается при удалении от изделия.

Импульсы от всех катушек, расположенных вокруг инструмента и начинающиеся одновременно, поступают с фильтра 5 нижних частот на схему И 6, на выходе которой формируется импульс самой короткой длительности, соответствующей минимальному из расстояний между изделием и каждой из катушек резонансных контуров 3. По началу этого импульса запускаются одновибраторы 10 и 11, которые формируют импульсы определенной длительности. Времязадающие элементы од- новибраторов выбирают таким образом, чтобы длительность импульса, вырабатываемая одновибратором 10, соответствовала минимально допустимому расстоянию между инструментом и изделием, а длительность импульса, вырабатываемого одновибратором 11, соответствовала максимально допустимому расстоянию.

i

Если минимальная длительность импульса меньше, чем длительность импульса на выходе одновибратора 10, то в момент окончания импульса одно- вибратора 10, поступающего на тактовый вход $К-триггера 8, на 1-выходе этого триггера будет высокий уровень (1), а на К-входе - низкий (О). По принципу функционирования ttK- триггера на выходе появляется 1, которая передается в привод перемещения инструмента по вертикали и дает команду на подъем инструмента. В момент окончания импульса на выходе одновибратора 11, который имеет большую длительность, чем длительность импульса на выходе одновибратора 10, на Я-входе tK-триггера 9 будет О, а на К-входе - 1, а на его выходе сигнал управления отсутствует.

Когда инструмент поднимается на заданную для данного изделия высоту, минимальная длительность импульса на выходе схемы И больше длительности

импульса одновибратора 10 и меньше длительности импульса одновибратора . В этом случае в моменты окончания импульсов одновибраторов 1 0 и 1 на 3-входах 1К-триггера 8 и 1к-трш гера 9 будут О, а на К-входах 1 Следовательно, команды на перемещение инструмента по вертикали в этом случае не поступают.

Если инструмент отойдет от изделия на.расстояние, превышающее заданное, которое контролируется одно вибратором )1, то в момент окончания импульса одновибратора 11 на 1-входе ЗК-триггера 9 будет 1, а на К-входе - О. При этом с 1К- триггера 9 в привод переме01ения инструмента по вертикали подаются команды на его опускание. При этом на выходе 1К-триггера 8 будет О. Из сигналов, вырабатываемых каждым из резонансных контуров, управляющим для привода является тот сигнал, который имеет меньшую длительность, т.е. от того резонансного контура 3, который ближе остальных расположе над изделием.

Сигналы от датчиков, расположенных вне габаритов изделия (эти сигналы эквиваленты случаю, когда инструмент расположен выше верхней грани допуска), схема не отрабатывает, так как это привело бы к ошибочному опусканию инструмента и возможной анарии.

Таким образом, предлагаемое устройство сохраняет работоспособность инструмента, автоматически стабилизируемого по высоте, что позволяет полнее использовать обрабатываемый материал.

1555081

Форм

ула изобретения

Устройство для стабилизации расстояния от инструмента до поверхности изделия, содержащее генератор импульсов, узел датчиков и привод перемещения инструмента по вертикали, отличающееся тем, что,

0 с целью повышения коэффициента использования металла, оно дополнительно снабжено двумя lK-триггерами, двумя одновибраторами, схемой И, инвертором, а также по числу датчиков

5 диодами, пороговыми блоками и фильтрами низкой частоты, при этом датчики по количеству не менее трех выполнены в виде катушек индуктивности резонансного контура и расположены в

о плоскости, перпендикулярной оси инструмента таким образом, что по обе стороны плоскости, проходящей через ось инструмента, находится не менее одной катушки индуктивности, вход

5 каждого резонансного контура через диод связан с выходом генератора импульсов, а выход через последовательно включенные пороговый блок и фильтр нижней частоты - с одним из

0 входов схемы И, выход схемы И связан с входом инвертора, К-входом первого 2К-триггера, СГ-входом второго ЗК-триггера и входами двух одно- вибраторов, выход инвертора связан с

5 1-входом первого ЗК-триггера и К-входом второго lK-триггера, выходы первого и второго одновибраторов связаны соответственно с инверсными тактовыми входами первого и второго

о lK-триггеров, при этом прямые выходы JK-триггеров связаны с входами привода перемещения инструментов по вер- тик али.

0

Изобретение относится к сварочному оборудованию, а именно к автоматическим регуляторам расстояния от инструмента до поверхности изделия, и может найти применение при управлении положением инструмента в процессе термической резки и сварки металла. Цель изобретения - повышение коэффициента использования металла. Устройство включает генератор импульсов, связанный через параллельные цепи, состоящие из последовательно включенных диода, резонансного контура, порогового блока и фильтра низких частот с входами схемы И, инвертор, по два одновибратора и JK-триггера. Катушки резонансных контуров в количестве не менее трех располагаются в плоскости, перпендикулярной оси инструмента. Схема обеспечивает управление приводом вертикального положения инструмента от датчика, ближнего к поверхности обрабатываемого металла. 2 ил.

13

LI

Фиг.1

w