Способ оптико-электронного управления процессом кислородной резки и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B23K10/00 

Изобретение относится к термической резке металлов и может быть использовано в заготовительном производстве машино; строительных заводов, предприятий судостроительной промышленности и других отраслях народного хозяйства для управления машинами кислородной резки.

Целью изобретения является повышение производительности механизированной кислородной резки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе оптико-электронного управления процессом кислородной резки, включающем улавливание освещенности и оценивание температуры в зоне резки и формирование управляющих сигналов электроприводами резака и блоками технологической автоматики, производят раздельное

улавливание освещенности и оценивание температуры пламени, температуры нагрева металла в зоне начала резки и температуры фронтальной поверхности реза, при этом сигнал от температуры пламени используют на выключение подачи горючего газа и подогревающего кислорода, если пламя у резака по какой-либо причине не загорелось, сигнал от температуры нагрева металла используют для включения перемещения резака и включения подачи режущего кислорода при достижении температуры нагрева поверхности металла в зоне начала резки значений, равных началу воспламенения металла в струе кислорода, а сигнал от температуры фронтальной поверхности разреза используют для выключения подачи режущего кислорода и перемещения машины, если наклон линий реза (отставание)

Превысит допустимую для качественной резки границу.

При одновременной резке металла несколькими резаками анализируется поэтапное состояние процесса в каждой зоне резки, команды на технологические опера- Ции подают при наличии соответствующих сигналов в каждой зоне.

На фиг.1 приведена конструкция резака; на фиг.2-функциональная схема устрой- ства.

; Устройство включает оптические датчи- и 1-3 интенсивности излучения фронталь- ой поверхности металла, пламени резака АО начала резки и поверхности металла в ; оне начала резки, которые смонтированы в обойме 4, закрепленной в центральном ка-4 нале резака 5. Сигналы от датчиков 1-3 по- ступают в усилители 6-8, где происходит усиление сигнала. Далее сигналы поступа- ют в формирователи 9-11 логических сигналов, обеспечивающие на выходе сигналы 1, О, далее в микропроцессорный контроллер 12 и блок 13 управления, объединен- ные в систему 14 управления, сигналы которой поступают в систему 15 подачи го- рючего газа и подогревающего кислорода, систему 16 подачи режущего кислорода, следящие электроприводы 17 перемещения резака и далее электродвигатели 18.

Устройство работает следующим образом.

При зажигании пламени резака информация о его наличии датчика 2 передается на усилитель 6, а в виде дискретного сигна- ла 1 через формирователь 9 логических Сигналов поступает в микропроцессорный контроллер (МК) 12, где постоянно производятся опрос и анализ состояния информаци- Онных входов. В случае отсутствия информации о пламени на любом из резаков формирователем 9 сигналов вырабатывается сигнал О, поступающий в блок управления и в систему 15 отключения подачи подогревающего кислорода и горючего Газа.

После получения информации о наличии пламени у всех резаков канал контроля ламени отключают. При зажженном пламени резака металл в зоне начала резки Начинает нагреваться. При достижении температуры воспламенения металла в струе Кислорода оптический датчик 3 через усилитель 7 и формирователь 11 выдает сигнал 1.

МК 12 УЧПУ опрашивает о состоянии Информационных каналов каждого резака и лишь после поступления сигнала 1 с последнего резака выдает блокам 15 и 16 команду на включение подачи режущего

кислорода от блока 16 с одновременным включением перемещения машины блоком следящих электроприводов 17, После этого канал контроля температуры поверхности металла отключают.

Оптический датчик 1 определяет степень освещенности фронтальной поверхности реза, которая зависит от угла наклона линий реза (отставания) и для принятых в практике режимов резки прямо пропорциональна отставанию (фиг.1). Рез высокого качества получают при отставании, не превышающем 7-15%. В противном случае снижается точность резки, в крайнем случае возникает непрорезание металла по толщине листа. Это связано, как правило, с нарушением технологических режимов резки (давления кислорода или горючего газа в сети), дефектами металла, окалиной на поверхности и т.д. При увеличении отставания более 15% в усилителе 8 вырабатывается сигнал, трансформируемый в формирователе 10 в команду О, МК вырабатывает команду на выключение подачи режущего кислорода блоком 16 у всех резаков и остановку машины электроприводами 17. По окончании резки детали канал контроля освещенности фронтальной поверхности разреза отключается. Каналы связи других резаков выполнены аналогично.

Контроль температуры пламени и нагрева металла в зоне резки позволяет исключить недогрев зоны и повторение операций пробивки (резки) на новом месте, что повышает производительность и увеличивает выход годного металла.

Формула изобретения 1. Способ оптико-электронного управления процессом кислородной резки металлов, заключающийся в определении оптическим датчиком интенсивности излучения фронтальной поверхности в зоне резки, формировании управляющего сигнала, соответствующего этой интенсивности, и при достижении им заданного значения подачи команды на регулирование скорости перемещения резака, подачи в резак горючего газа, подогревающего кислорода и режущего кислорода,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса резки, производят определение интенсивности излучения дополнительными оптическими датчиками пламени резака до начала резки металла и поверхности металла при его нагреве в зоне резки, формирование соответствующих управляющих сигналов и при достижении одной заданной величины, соответствующей

отсутствию пламени резака, до начала резки подают команду на отключение подачи в резак горючего газа и подогревающего кислорода, при достижении сигналом другой заданной величины, соответствующей тем- пературе воспламенения металла, подают команду на включение подачи в резак режущего кислорода и перемещения резака и при достижении сигналом заданной величины, соответствующей интенсивности излу- чения фронтальной поверхности при угле наклона реза по отношению к оси резака более 7-15°, подают команду на отключение подачи режущего кислорода и перемещения резака.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что при одновременной резке металла несколькими резаками в разных зонах резки подачу в резаки горючего газа и подогревающего кислорода прекращают при отсутствии пламени резака до начала резки металла по крайней мере в одной зоне резки.

3.Устройство оптико-электронного управления процессом кислородной резки ме- таллов, содержащее резак, в корпусе которого выполнены на периферии каналы для подачи горючего газа и подогревающего кислорода, -вдоль оси резака канал для подачи режущего кислорода, в котором за- креплен оптический датчик интенсивности излучения фронтальной поверхности металла, а также привод перемещения резака, системы подачи горючего газа, подогревающего кислорода и режущего кислорода, со- единенные с каналами резака, при этом выхоД оптического датчика интенсивности излучения фронтальной поверхности металла через последовательно соединенные первые усилитель и формирователь импуль- сов подключен к первому входу управления, отличающееся тем, что содержит дополнительно оптический датчик интенсивности излучения пламени резака до начала резки и оптический датчик интенсивности излучения поверхности металла в зоне начала резки, размещенные в осевом канале резака, два усилителя и два формирователя импульсов, при згом выход оптического датчика интенсивности излучения пламени резака до начала резки через последовательно соединенные второй усилитель, второй формирователь импульсов и систему управления соединен с системой подачи горючего газа и подогревающего кислорода, выход оптического датчика интенсивности излучения поверхности металла -в зоне начала резки через последовательно соединенные третий усилитель, третий формирователь импульсов и систему управления подключен к системе подачи режущего кислорода и приводам перемещения резаков, выход первого форми- рователя импульсов через систему управления соединен с приводом перемещения резака и системой подачи режущего кислорода.

4.Устройство по п.З, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что максимумы спектральных характеристик оптических датчиков интенсивности излучения фронтальной поверхности, пламени резака до начала резки и поверхности металла в зоне резки соответствуют номинальным интенсивностям излучения соответственно фронтальной поверхности, пламени резака до начала резки и поверхности металла в зоне начала резки, а усилители включают анализаторы спектральных сигналов.

5.Устройство по п.З, отличающее- с я тем, что система управления выполнена на последовательно соединенных микропроцессорном контроллере и блоке управления, входы микропроцессорного контроллера являются входами системы управления, а ее выходами являются выходы блока управления.

Фиг.1

Фиг. 2

Редактор А. Мотыль

Техред М.Моргентал

Заказ 4038ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

Корректор А. Осауленко