Способ вертикальной стабилизации газоэлектрического инструмента и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к термической резке металлов и сварке неплавящимся электродом и позволяет повысить точность стабилизации. Способ .включает преобразование излучения электрической дуги и поверхности обрабатываемого металла фотоэлементом в электрический сигнал, сравнение его с заданным значением и использование его после усиления для автоматического управления приводом. При этом фиксирование фотоэлемента производят в зоне положения теневой границы, образованной контуром, газоэлектрического инструмента, и используют ее отклонение от заданного положения для получения электрического сигнала. Устройство для осуществления способа содержит фотодатчик, оптическая ось которого пересекает вертикальную ось газоэлектрического инструмента, привод вращения фотодатчика , блок сравнения, блок усиле ния и привод вертикального перемещения . Оптическая ось фотодатчика направлена по касательной к наконечнику газоэлектрического инструмента и пересекает его вертикальную ось на расстоянии от нижнего торца h + 0,5d.ctg()d H(1,2d+.1,5)ctgoi, где h - расстояние от поверхности металла До нижнего торца газоэлектрического инструмента; d - диаметр канала сопла газоэлектрического инструмента; об -.угол между оптической осью фотодатчика и осью инструмента . 2 с.п. и 2 з.п. ф-лы, 4 Hii. (Л, С t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ,РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (S1) 4 В 23 К 9/10 ю а

Ф л:)),","<",, .

" -4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"1С ТЕНА —

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3842248/23- 27 (22) 11.01,85 (46) 23. 10.87. Бюл, У 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт автогенного машиностроения (72) К.В. Васильев, Н.И. Никйфоров, 10.К. Пик, И.Н. Иатюнин и В.К. Фила;тов (53) 621.791.7S (088.8) .(54) СПОСОБ ВЕРТИКАПЬНОИ СТАБИЛИЗА.ЦИИ ГАЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к термической резке металлов и сварке неплавящимся электродом и позволяет повысить точность стабилизации. Способ ,включает преобразование излучения электрической дуги и поверхности обрабатываемого металла фотоэлементом в электрический сигнал, сравнение его с заданным значением и использование его после усиления для автоматического управления приводом.

При этом фиксирование фотоэлемента производят в зоне положения теневой границы, образованной контуром, газо" электрического инструмента, и исполь зуют ее отклонение от заданного положения для получения электрического сигнала. Устройство для осуществления способа содержит фотодатчик, оптическая ось которого пересекает вертикальную ось газоэлектрического инструмента, привод вращения фото датчика, блок сравнения, блок усиле ния и привод вертикального перемещения. Оптическая ось фотодатчика направлена по касательной к наконечнику газоэлектрического инструмента и пересекает его вертикальную ось на расстоянии от нижнего торца Ь + 0,5d сСдисб Нк(1,2d+.1,5)сС Ы, Q) где h - -расстояние от поверхности у металла До нижнего торца газоэлектрического инструмента; d --. .диаметр

° Ф канала сопла газоэлектрического инструмента; о(†.угол между оптической осью фотодатчика и осью инструмента. 2 с.п. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

134б368

Изобретение относится к газаэлектрическай обработке металлов и может быть использовано в машинах для термической резки металлов и сварки неплавящимся электродом.

Цель изобретения — повышение точности вертикальной стабилизации газоэлектрического инструмента.

Изиенение расстояния между газоэлектрическим инструментом и поверхностью обрабатываемого металла вызывает перемещение теневой границы по светочувствительной поверхности фотодатчика, чта меняет величину его внутреннега сопротивления, приводит к разбалансированию измерительной схемы и появлению электрического сигнала на входе электрического усилителя. Усиленный электрический сигнал вызывает вращение электрического двигателя в ту или иную сторону и соответствующее перемещение газоэлектрическога инст,румента, до заданного положения, определяемого прохождением теневой границы через середину светочувствительной поверхности фотоэлемента., На фиг ° 1 приведено устройство для вертикальной стабилизации газоэлектрического инструмента, имеющего цилиндрическую симметрию относительна вертикальной оси, общий вид; на фиг. 2 — вариант устройства для газоэлектрическаго инструмента, не имеющего указанной скмметрии; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг.2 (для с.лучая обработки металла малыми токами, либо для случаев расположения фотодатчика на большом удалении от газаэлектрическага инструмента); на фиг. 4 - то же, вариант устройства для стабилизации газоэлектрического инструмента большой мощности.

Устройство содержит газоэлектрический инструмент 1,находящийся на расстоянии h ат обрабатываемого металла 2, который через шток 3 подвижно закреплен на суппарте 4 машины. На последнем установлен реверсивный электрический двигатель 5, выходной BBJI Koòîðîãа снабжен винтовой парой, сочлененной с тягай 6, которая закреплена на конце штока 3.

На, суппорте машины также смонтирован другой электрический двигатель 7, кинематически связанный через пару цилиндрических шестерен с краншгей10

2Î

45 нам 8, установленным на штоке 3 с возможностью вращения вокруг вер тикальной аси, На кронштейне смонтирован фотодатчик 9 с фотоэлементам 10. Оптическая ось 11 фотодатчика направлена па касательной к наконечнику 12 газаэлектрическога инструмента и пересекает вертикальную ось последнего на расстоянии Н ат ега нижнего торца.

Фотоэлемент 10 электрически свя=-ан с блоком 13 сравнения, электрическим усилителем 14 и электрическим двигателем 5, В случае несимметричности наружного контура газаэлектрического инструмента для образования теневой границы наружный торец тубуса фотодатчика 9 снабжается экраном 15. Фотодатчик может быть снабжен отражателем 16 (фиг. 2-4",, ось симметрии которого имеет эксцентриситет относительно оси установки в корпусе фотодатчика, с устройством в виде винта 17 с контргайкой для юстировки.

Фотодатчик 9 имеет герметичный корпус. для предотвращения конденсации паров обрабатываемого металла на рабочих поверхностях фотоэлемента 10 и отражателя 1б.

Устройство раба.".àåò следующим образам.

При заданном расстоянии h между нижним торцам газоэлектрического инструмента 1 и поверхностью обрабатываемого металла 2 теневая граница, образованная контураи наконечника

12, проходит через середину светочувствительной поверхности фотоэлемента. Таким образом, половина светочувствительной поверхности фотоэлемента освещена све совым IIoToKoM> а другая остается неосвещенной. На блок

;3 сравнения с фотоэлемента 10 поступает электрический сигнал, который сравнивается с опорным электри е"ким напряжением. Если расстояние h соответствует заданному, блок сравнения не выдает никакого сигнала на блок 14 усиления. При изменении расстояния h в ху кли иную сторону теневая граница на светочувствительной поверхности фотоэлемента 10 смещается и изменяется соотношение между цолями освещенной и затененной поверхности. При э ом меняется величина электрического сигнала, подаваемого на блок i .ðàíèeíèÿ,, вследз 1346 ствие чего формируется электрический сигнал, соответствующий отклонению от заданного расстояния h.

Усилитель 14 усиливает сигнал поУ

5 ступающий от блока 13 сравнения, и подает усиленный сигнал на электрический двигатель 5, который начинает вращаться и через винтовую пару, сочлененную с тягой 6, вызывает подъем или опускание газоэлектрического инструмента 1, Вместе с перемещением газоэлектрнческого инструмента изменяется положение теневой границы на светочувствительной по- верхности фотоэлемента и при установлении теневой границы в среднем положении электрический сигнал исчезает, двигатель 5 останавливается и газоэлектрический инструмен г фик- 2о сируется на заданном расстоянии h от поверхности обрабатываемого металла, Оптическая ось фотодатчика пересекает вертикальную ось газоэлект- 2 рического инструмента на удалении

- × от нижнего торца, равном

368

ЭО

50

h + 0,5d ссдос (Н (1,2d+ 1,5)ctg, При Н (Ь + 0,5d ctg контур газоэлектрического инструмента может или полностью затенить светочувствительную поверхность фотоэлемента или сместить положение теневой границы на периферию. В первом случае устройство не работает, во втором— появляется недостаток: чувствительность устройства зависит от геомет-. рической формы светочувствительной поверхности фотоэлемента. Т.е., ес-. ли последняя, например имеет форму окружности, то устройство имеет разную величину чувствительности при изменении расстояния h в сторону

его увеличения или уменьшения.

При Н o h + (1,2d + 1,5)сг@еСвозможны два случая: светочувствительная поверхность фотоэлемента полностью освещена излучением электрической дуги и устройство не работает или чувствительность устройства зависит от геометрической формы светочувствительной поверхности фотоэлемента.

Веледствие вертикальной несимметричности формирующегося плазменно-дугового реза при изменении направления относительного перемещения газоэлектри еского инструмента происходит смещение теневой границы даже при сохранении заданного расстояния h до поверхности обрабатываемого металла. Устранение этого недостатка в предлагаемом уст" ройстве для вертикальной стабилизаць. газоэлектрического инструмента до..-;;-ается системой вращения фотода-.чика вместе с кронштейном 8 ьокруг вертикальной оси от электродвигателя 7 через пару шестерен °

Злектрический сигнал для этой цели формирует автоматическая система управления машиной.

Для стабильной работы устройства корпус фотодатчика снабжен системой охлаждения.

Устройство может быть использовано для вертикальной стабилизации газоэлектрических инструментов различной мощности. При этом энергетическая освещенность светочувстви5 тельного слоя фотоэлемента в зависимости от мощности электрической дуги может колебаться в широких пределах. Регулировать энергетическую освещенность фотоэлемента, а также сохранять высокую чувствительность устройств с фотодатчиком, снабженным экраном 15 на свободном торце тубуса, позволяет цилиндрический отражатель 16. Кривизна этого отражателя в плоскости нормальной его оси симметрии позволяет увеличить перемещение теневой границы по светочувствительной поверхности фотоэлемента относительно изменения расстояния h, т,е. повысить тем самым чувствительность устройства и точность стабилизации. Кривизна этого отражения в плоскости, проходящей через ось его симметрии, позволяет регулировать энергетическую ос.вещенность светочувствительной поверхности фотоэлемента. Например, выполнение поверхности отражателя

16 в форме однополостного гиперболоида (фиг. 3) позволяет увеличить энергетическую освещенность фотоэлемента, что дает возможность испольэовать устройство для стабилизации маломощного газоэлектрического инструмента, так же как и выполнение укаэанной поверхности в форме ллипсоида вращения (фиг. 4) позвопяет снизить освещенность и защигить светочувствительную поверхl346368 ность фотоэлемента ат черезмерной энергетической освещенности при стабилизации положения мощных газоэлектрических инструментов, Использование способа вертикальной стабилизации газоэлектрическога инструмента обеспечит повышение надежности устройств — фатодатчики могут. располагаться на значительном удалении от места обработки и, следовательно, на них не могут попасть брызги расплавленного металла, на получаемый высокий по величине первич-ный электри- .еский сигнал не могут ощутимо влиять посторонние электромагнитные поля, создаваемые электрической дугой, имеется воэможность обрабогки гоФрированного металла.

Формула изобретения

1. Способ вертикальной стабилизации газоэлектрическога инструмента, при котором излучение электрической дуги и поверхности обрабатываемого металла преобразуют в электрический сигнал, этот сигнал сравнивают с заданным значением, по результату сравнения регулируют расстояние между газоэлектрическим инструментам .и свариваемой поверхностью„, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, излучение электрической дуги фиксируют в зоне светотеневой границы, образованной .антуром газаэлектрическога элемента.

2. стройство для вертикальной стабилиза щи газоэлектрнческога нн40 струмента, содержащее фотадатчик с тубусом, оптическая ось которого пересекает вертикальную ась газоэлектрического инструмента, электрамеханический привод вращения фотодатчика вокруг вертикальной оси газаэлектрического инструмента, блок сравнения, вход которого связан с фатодатчикам, а выход через блок усиления — с электромеханическим приводам вертикального перемещения, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью павьш1ения точности стабилизации, оптическая ocr фатадатчика направлена по касательной к наконечнику газоэлектрического инструмента и пересекает его вертикальную ось на удалении Н от ега нижнего торца, вычисленном па форм. ле

h+ 0,5d ctgoC< Н h+ (1,2d+ l,5) ctg<, где Ь вЂ” расстояние î". поверхности обрабатываемого металла до нижнего торца гаэоэлектрическаго инструмента, мм;

d — - диаметр канала сопла газоэлектрического инструмента, MN"

М, — yrosr между оптической oem|0 фатодатчика и осью газоэлектрнчесхого инструмента.

3. Устройство по п. 2, а т л ич а ю щ е е с я тем, что на свободном конце тубуса Фа,"одатчика установлен экран, срез которого параллелен поверхности обрабатываемого металла и пересекает оптическую ось.

4. Устройство по пп. 2 и 3. о т" л и ч а ю щ е е с я тем, что в фотодатчике вдоль оптической оси перед фотоэлементом установлен отражатель, выполненный в форме тела вращения с поверхностью второго порядка, ось симметрии которого скрещивается с оптической осью под прямым углом.

1346368

1346368

1346368

Составитель В. Грибова

Техред А.Кравчук

Редактор И. Горная

Корректор Г. Решетник

Тираж 922 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Il3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6319

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4