Устройство для защиты от коротких замыканий при электроэрозионной обработке Советский патент 1980 года по МПК B23P1/14 

Изобретение относится к электрофизйвсКйМ л тодам обработки и, в частности, касается устройства для защиты от межэлектродных коротких замыканий, которое может быть использовано в генераторах импульсов texHQJioniческогЬ тока, а также для уйравлешя приводом поДачи электрода-инструмента электроэ юэийиного станка. Известны быстродействующие устройства для защиты от межэлектродных коротких замьжаний, в которых задающий генератор связан с денью управления выходными ключами генератора импульсов технологического тока через логический элемент И. Эти устройства содержат релейный элемент для контроля напряжения на межэлектродном зазоре, формирователь импульсов и логический элемент ИЛИ, вьисод которого присоединен ко входу логического элемента И 1 В этом устройстве входы элемента ИЛИ присоединены к выходам релейного элемента и фор мирователя укороченных импульсов, а вход формирователя подклкзчен к вьосоду задающего генератора. Недостатком этого устройстйа является рост средаего тока короткого замыкания прн увеличении рабочей частоты генератора. Верхдий предел рабочих частот известного устройства равен 8-10 кГц.. Известно также устройство, содержащее формирова±ель расширенных имйупьсов, второй логический злемеш И и вспомогательный генератор коротких импульсов с управляющим клкь :чом. . в режиме короткого замьпсания электрода частота и длительность импульсов генератора технологического мка задаются вспомогательным генератором, что позволяет ограничить средний ток короткого замыкания и тем самым расщирить диапазон рабочих частот устройства 2 Недостатками этого устройства являются его пониженная помехоустойчивость и ограниченный диапазон, рабочих частот. Они взаимосвязаны и обусловлены тем, что при электроэрозионной ёработке Между электродами могут образовывать ся кратковременные электрические соединения через частицы диспергированного металла. Эти Соединения разрушаются самими рабочими импульсами и, как правило, не нарушают электроэрозионного процесса, но для их ликвидации требуется некоторое время, в течение которого импульс напряжения на мёжэлектродном зазоре имеет пониженную амплитуду - доли или единицы Вольт. Чтобы защитное устройство не реагировало iia такие самоликвидирующиеся короткие замыкания, время задержки его срабаты рания должно быть не меньше времени разрушения соединения. Экспериментальные исследования показывают, что при обработке стали графитовыми электродами на частотах 3-8 кГц и более достаточна задержка величиной 5-10 мк в то время, как при обработке медными элект родами она значительно больше. В противном случае происходит неоправдашю частое преры-. ваяиё импульсов генератора, снижается средний рабочий ток и, соответственно, падает производательность станка. Однако время задержки определяет верхнюю границу диапазона рабочих частот известного устройства. Например, при задержке 5 мкс и скважности импульсов 2 рабочая частота устрой ства ограничена величиной 100 кГц, а при 25 м и скважности 4 частота не может быть больше 10 кГц. Это связано с тем, что при длительности импульсов задающего генератора, меньшей времени задержки срабатьтания, на выходе фор мирователя расширенных импульсов удерживается постоянный логический сигшл 1, и устрой ство не реагирует на короткие замыкания. -Цель.изобретения - повышение помехоустойчивости защитного устройства и расширение Д1Ш1азона его рабочих частот за счет устранения режима постоянства сигналов на входах второго логического элемента И при малых длительностях импульсов задающего генератора. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, в котором задающий генератор через логический элемент И связан с цепью управления выходными ключами генератора технологического тока, содержащем релейный элемент, формирователь расширенных и уйульсов, вспомогательный генератор коротких импульсов второй логический элемент И и логический элемент ИЛИ, свободный вход второго элемента И присоединен к инверсному выходу задающего генератора, а формирователь расширенных импульсов включён между выходом элемента ИЛИ и свободным входом элемента И в цепи управления выходными ключами генератора им пульсов. Присоединение свободного входа второго логаческого элемента И непосредственно к инверс ному выходу задающего генератора позволяет осуществлять обнаружение импульсов короткого замьи :ания во всем диапазоне частот злектроэрозионной обработки, поскольку в этой цепи до выхода элемента ИЛИ йе происходит измеение временных параметров, импульсов задающего генератора. Необходимая задержка срабатьюания устройства осуществляется формирователем расширенных импульсов, установленным после, элемента ИЛИ. Такое решение одновреМенно повышает устойчивость устройства к дей,ствию помех, возникающих в элементах и линиях связи до входа формирователя, так как последний отфильтровывает помехи. На фиг. 1 изображена схема генератора импульсов; на фиг. 2 - диаграммь напряжений при работе предлагаемого устройства: а - напряжение на прямом выходе задающего генератора 1; б - напряжение на межэлектродном зазоре; в - напряжение на выходе логического элемента ИЛИ 9; г - напряжение на выходе формирователя расширенных импульсов 10; д - напряжение на выходе вспомогательного генератора 11; е - ЭДС Ер выходных блоков 4. Прямой выход .задающего генератора 1 подключен через логический элемент И 2 ко входу промежуточных усилителей 3, управляющих работой выходных блоков 4 генератора импульсов, которые подключены к зазору между инстрзментом 5 и заготовкой 6. Релейный элемент 7, вход которого присоединен к зазору. контроля напряжения во время разряда. Инверсный выход задающего генератора 1 присоединен ко входу второго логического элемента И 8, выход которого подключен ко входу логического элемента ИЛИ 9. Выход элемента ИЛИ присоединен ко входу второго элемента И 8 и ко входу формирователя Ю расширенных илйульсов, выход которого присоединен ко входу элемента И 2 в прямом канале генератора . Ко входам элемента ИЛИ 9 подключены также выходы релейного элемента 7 и вспомогательного генератора 11 коротких импульсов, работающего в автоколебательном режиме. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на выходах элемента ИЛИ 9 и формирователя 10 импульсов имеются напряжения, соответствующие логической 1, поэтому при появлении импульса на прямом выходе задающего генератора 1 открываются транзисторы выходных блоков 4 и напряжение от источника питания подается на межэлектродный зазор. Одновременно на инверсном выходе задающего генератора 1 и, соответственно, на выходе элемента И 8 появляется логический О. При отсутствии короткого замьпсания напряжения на межэлектродном зазоре достигает значения UjjiipH котором срабатывает релейный элемент 7. За счет этого на выходе элемента ИЛИ 9 остается логическая 1, что обеспетавает дальнейшее прохождение сигнала через

элемент И 2 от задающего генератора 1 к межуточным усилителям 3.

После окончания импульса релейный элемент 7 отключается, но на инверсном выходе задающего генератора 1 появляется логическая 1, которая поступает на вход элемента ИЛИ 9 и поддерживает постоянство сигнала 1 на выходе формирователя 10 расширенных импульсов.

При случайном коротком замьпсании через частицу или от действия электрических помех на выходе элемента ИЛИ 9 возникает состояние логического О, однако этот сигнал не передается на выход формирователя 10 расширенны импульсов, если время его действия меньше времени задержки t, создаваемой формирователем.

Если с приходом нового импульса релейш 1Й элемент 7 не срабатьтает по истечении времени ta или за время ts при разряде напряжение на зазоре ниже значения Da, при котором отключается релейный элемент, то выходной импульс прерывается, а появившийся логический О на вькоде элемента ИЛИ 9 запоминается за счет подачи этого сигнала на один из входов элемента И 8. При этом импульсы с прямого выхода задающего генератора 1 не поступав ют на промежуточные усилители 3 и выходные блоки 4,

С выхода вспьмогательного генератора П на один из входов логического элемента ИЛИ 9 поступают короткие импульсы, например, с частотой 0,3-0,5 кГц, которые в нормальном режиме не влияют на работу устройства, а п{« коротком замыкании дают кратковременное разрешение на включение транзисторов выходных блоков. Длительность выходных импульсов в режиме короткого замьпсания равна времени задержки ts, если импульс вспомогательного генератора И возникает в паузе между импульсёми задающего генератора 1, и сумме времени ta и длительности импульсов генератора 11 в противоположном случае . (фиг.2 е), Как jonbKo на межэлектродном зазоре возникает импульс холостого хода илн нормальный разряд схема возвращается в исходное coctbяние, а выходные импульсы ЭДС подаются с нормальной длительностью и частотой,

В связи с тем, что свободный вход второго логического элемента И в предлагаемом устройстве присоединен непосредственно к ййверснбя у выходу задающего генератора, а формирователь расширенных импульсов установлен после логического элемента ИЛИ, время задержки срабатывания, определяемое формирователем,не влядет на диапазон рабочий: частот устройства.

ме того, задержка исчезновения логического ригнала 1 на свободном входе элемента И в цепи управления вьссодныкш ключами имеет место в течение периода импульсов задающего генератора, что повьщ1ает помехоустойчивость устройства. Таким образом, предлагаемое устройство, имеющее высокое быстродействие и независимость среднего токз; корожого замыкания от рабочей частоты, может, быть применено во всем диапазоне частот электроэрозионной обработки.

При нормальных условиях обработки сигнал на выходе формирователя расширенных импулйсов постоянен и соответствует логической 1 (фиг. 2 г). Поэтому он, будучи проинвертированным, может быть использован в качестве команды для привода на разведение электродов при коротком замьжании, что позволяет повысить быстродействие регулятора межэлектродного зазора.

Формула изобретения

Устройство для защиты от коротких замьпсаннй пря злектроэрозионной обработке, в котором : дающий генератор через логический элемент И связан с цепью управления выходш 1ми ключами генератора импульсов технологического тока, содержащее релейный элемент, вход .которого присоещшен k межэле стродному заjK py, формирователь расширенных импульсов, вспомогательный генератор коротких импульсов второй логический элемент И и логический эпемент ИЛИ, входы которого присоединены к выходам релейного элемента, вспомогательного генератора и второго аяемента. И, а выход соединен со входом вторбго элемента И, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения -П ехоустойдавости устройства и расщирения диапазона его рабочих частот за счет устранепня режиМа1 постоянства сигналов на входах второго элемента И пря малых длительностях импульсов задающего генератора, свободный вход второго элемента И присоединен к инверсному выходу зада1бщего генератЬра, а форкшрователь расширенных импульсов включен между выходом элемента ИЛИ и входом элемента И в цепи управления выходными ключами reHj ратора импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экшертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 622613, кл. В 23 Р 1/02.

2.Авторское свидетельство СССР

N 2541322/25-08, кл. В 23 Р 1/14, 1977.