Импульсная лазерная установка для обработки материалов

 

Изобретение относится к лазерной обработке материалов. Цель изобретения - повышение качества и производительности лазерной обработки и упрощение установки . Установка состоит из дросселя, зарядного и разрядных тиристоров, емкостного накопителя , импульсного трансформатора, лампы накачки и оптического тракта. Установка содержит также схему управления тиристорами , блок дежурной дуги и блок поджига, С помощью резисторного делителя сетевое напряжение поступает на вход блока управления, который вырабатывает сигналы управления тиристорами. В положительный полуперисде сетевого напряжения открывается входной тиристор и заряжается емкостный накопитель, в отрицательный полупериодвыходные тиристоры , которые разряжают емкостный накопитель на лампу. Установка позволяет повысить производительность обработки за счет введения частоты 50 Гц, упростить схему за счет исключения синхронизирующего трансформатора и снижения числа линий связи, 1 з.п.ф-лы. 2 ил. C/i

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 26/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4739423/27 (22} 21.09.89 (46) 15.10.91. Бюл. М 38 (75) В.Н. Бодягин, Н.В. Феофилактов, Ю.А.

Бурлаков и B.Ô. Емцев (53) 621.373.826 (088.8) (56) Установка для лазерной сварки и газолазерной резки "Квант — 15", Техническое описание и конструкция по эксплуатации

ТМ2. 334. 000 ТΠ— 1982.

Тяпкин В.А., Лысун В.Н., Букин О,А. и др.

Малогабаритный блок питания для твердотельного лазера и оптического усилителя.

Приборы и техника эксперимента, 1986, ЬЬ

2, с, 176-177. (54) ИМПУЛЬСНАЯ ЛАЗЕРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к лазерной обработке материалов. Цель изобретения— повышение качества и производительности лазерной обработки и упрощение установИзобретение относится к машиностроению и предназначено для лазерной обработки материалов.

Цель изобретения — повышение качества и производительности лазерной обработки, а также упрощение установки.

На фиг. 1 изображена функциональная схема технологической импульсной лазерной установки; на фиг. 2 — электрическая принципиальная схема блока управления.

Установка содер>кит последовательно соединенные дроссель 1, зарядный тиристор 2, емкостный накопитель 3, диод 4, подключенные к двум фазам питающей сети, последовательно соединенные первый

„„. >Ц„„1683937 А1 ки. Установка состоит из дросселя, зарядного и разрядных тиристоров, емкостного накопителя, импульсного трансформатора. лампы накачки и оптического тракта. Установка содержит также схему управления тиристорами, блок дежурной дуги и блок поджига, С помощью резисторного делителя сетевое напряжение поступает на вход блока управления, который вырабатывает сигналы управления тиристорами. В положительный полупериор сетевого напряжения открывается входной тиристор и заряжается емкостный накопитель, в отрицательный полупериод — выходные тиристоры, которые разряжают емкостный накопитель на лампу. Установка позволяет повысить производительность обработки за счет введения частоты 50 Гц, упростить схему за счет исключения сийхронизирующего трансформатора и снижения числа линий связи, 1 э.п.ф-лы, 2 ил. разрядный тиристор 5, импульсный трансформатор 6 поджига, лампу 7 накачки, установленную в квантроне 8, освещающую кристалл 9 и второй разрядный тиристор 10, защитный конденсатор 11, блок 12 поджига, блок 13 управления тиристорами, блок 14 дежурной дуги, оптически сопряженные отражающее зеркало 15, линзу 16 и изделие

17, последовательно соединенные резисторы 18 и 19 делителя напряжения, Блок дежурной дуги подключен входом к трем фазам питающей сети, а выходом — к последовательно соединенным лампе 7 накачки и импульсному трансформатору б.

1683937

Первый 20 и второй 21 входы блока 13 которому на минус питания подключен треуправления подключены параллельно рези- тий конденсатор 41, а фазосдвигающая цестору 19, первый 22 и второй 23 выходы почка второго триггера 45 включает подключены к управляющему входу заряд- параллельно соединенные десятый резиного тиристора 2, третий 24 и четвертый 25 5 стор 36 и четвертый диод 39, подключенные выходы — к управляющему входу второго к неинвертирующему выходу и R-входу втора эрядного тиристора 10, а пятый 26 и шес- рого триггера 45, к которому на минус пита. . т 42. той 27 выходы — к управляющему входу пер- ния подключен четвертыи конденсатор вого разрядного тиристора 5. Устройство работает следующим обраБлок 13 управления (фиг.2) содержит 10 эом, первый конденсатор 28, соединенный Источник питания подключается к трехмежду плюсом и минусом питания, допол- фазной сети 380 В/50 Гц. Дроссель 1 огранительный делитель напряжения, включаю- ничивает броски тока. В положительную щий резисторы 29 и 30, резисторы часть полупериода синусоидального напря31 — 36,второй 37, третий 38 и четвертый 39 15 жения (между фазами А и С) сигналом по диоды, второй 40, третий 41 и четвертый 42 цепи управления включается зарядный тиконденсаторы, компаратор 43, первый 44 и ристор 2, в результате чего заряжается емвторой 45 триггеры, последовательно сое- костный накопитель 3, Изменяя момент диненные первую дифференцирующую включения тиристоров, можно регулировать цепь 46, первый усилитель 47 и первый раз- 20 напряжение заряда на емкостном накопитевяэывающий трансформатор 48, а также по- ле 3. Для развязки зарядного устройства от следовательно соединенные вторую блока 14 дежурной дуги используется диод дифференцирующую цепь 49, второй усили- 4. B отрицательный полупериод сетевого тель 50 и второй развязывающий трансфор- напряжения, когда зарядный тиристор 2 заматор 51, переменный резистор 52, 25 крыт,посигналунауправляющемзлектроде переключатель 53, состоящий из четырех включается разрядный тиристор 5, и емкодвухпоэиционных первой 54, второй 55, стный накопитель 3 через вторичную обмоттретьей 56, четвертой 57 кнопок и счетчик- ку импульсного трансформатора 6 дешифратор фратор 58. разряжается. на лампу 7 накачки, которая

Замыкающий контакт первой кнопки 54 30 установлена в квантроне 8 и освещает крисоединен с минусом питания, размыкаю- сталл 9, По окончании разряда емкостного щий контакт — с плюсом питания, переклю- накопителя разрядный тиристор 5 закрывачающий контакт — с входом второго ется. конденсатора 40, выходом соединенного с восьмым резистором 34 и катодом второго 35 Для гальванической развязки емкостнодиода 37, соединенного анодом с R-входом го накопителя 3 от блока 14 дежурной дуги счетчика-дешифратора 58 и через девятый в схему включен разрядный тиристор 10, резистор 35 с С-входами первого 44 и вто- который включается одновременно с раэрого 45 триггеров, и объединенными вто- рядным тиристором 5. Для защиты раэрядрым переключающим контактом второй 40 ных тиристоров от действия поджигающего кнопки 55, вторым переключающим контак- импульса служит защитный конденсатор 11. том третьей кнопки 56, первым и вторым Блок 12 поджига обеспечивает зажигание переключающими контактами четвертой лампы 7 накачки, При его работе во вторичкнопки 57, замыкающий контакт которой со- ной обмотке импульсного трансформатора единен с выходом "1" счетчика-дешифрато- 45 6 вырабатывается высоковольтный имра, в

58 выход "0" которого соединен с пульс, который прикладывается через заС-входами триггеров 44 и 45 через последо- щитный конденсатор 11 к лампе 7 накачки и вательно соединенные первые замыкаю- пробивает ее. Для управления зарядным 2 и щие контакты второй 55, третьей 56 и разрядными5и10тиристорамислужитблок четвертой кнопок, выход "2" — с замыкаю- 50 13 управления, Для поддержания лампы 7 щим контактом третьей 56 кнопки, выход накачки в рабочем состоянии в промежутке

"4" — с замыкающим контактом второй кноп- между разрядными импульсами на выходе ки 55. квантрона 8 через оптически напряженные

Выход компаратора 43 соединен с син- детали — отражающее зеркало 15 и фокусихронизирующим С-входом счетчика дешиф- 55 рующую линзу 16 — заводится на место об-. ратора 58. Фазосдвигающая цепочка работки изделия 17. Через резисторный первого триггера 44 содержит параллельно делитель 18 — 19 на входы 20 и 21 схемы упсоединенные переменный резистор 52 и равления подается входное сетевое напрятретий диод 38, подключенные к прямому жение, в результате чего вырабатываются выходу первого триггера 44 и его R-входу, к сигналы 22 и 23 управления зарядным тири1683937 стором 2 и сигналы 24 — 27 управления разрядными тиристорами 5 и10.

Блок 13 управления (фиг,2) работает следующим образом, Сетевое напряжение поступает на входы 20 и 21 блока 13 управления, параллельно которому подключен защитный конденсатор 28, который ослабляет проникновение импульсных помех на вход электрической схемы. Резисторы 29 и 30 задают среднюю точку, относительно которой нэ вход компаратора 43 через резисторы 31 и

32 поступает входное напряжение. Резистор 33 совместно с резистором 32 включены таким образом, что компаратор 43 включен по схеме порогового элемента— триггера Шмидта, Изменяя значения резисторов 32 и 33, можно варьировать порог срабатывания триггера Шмидта. Резистор

31 служит для целей устранения смещения от входных токов компаратора, Резистор 31 выбирается равным сумме сопротивлений параллельно включенных резисторов 32 и

33. С выхода порогового элемента прямоугольные импульсы с крутыми фронтами поступают на синхронный вход С счетчикадешифраторэ 58, Кнопочным переключателем 53 можно задавать коэффициент деления счетчика-дешифратора 58. В данном случае на выходе микросхемы можно получать частоты 12,5 Гц (кнопка 55), 25 Гц (кнопка 56) и 50 Гц (кнопка 57), Кнопочный переключатель 53 содержит всего 5 кнопок. Кнопки 55-57 — зависимые фиксируемые, а кнопка 54 — независимая нефиксируемая. Дополнительная пятая кнопка .сброса (не показана) электрически никуда не подключается, но механически связана с кнопками 55 — 57. При необходимости выработки одиночного импульса нажатием кнопки сброса, кнопки 55 — 57 устанавливаются в исходное положение, указанное на фиг.2, Цепь одиночного запуска образуют элементы 24, 35, 37 — 54; В исходном состоянии выход "О" счетчика-дешифратора 58 через замкнутые контакты кнопок 55-57 и девятый резистор

35 поступает на вход сброса R, a результате чего образуется цеп ь обратной связи и счетик-дешифратор 58 не изменяет своего состояния независимо от сигналов на его входе С. При нажатии кнопки 54 "Один" через дифференцирующую цепочку 40 и 34 на вход R поступает кратковременный импульс, который разрывает цепь обратной связи, в результате чего на выходе счетчика-дешифратора 58 вырабатывается одиночный импульс.

После появления сигнала на выходе "О" счетчика-дешифратора 58 обратная цепь снова замыкается и счетчик-дешифратор 58 переходит в статическое состояние. Диод

37 служит для защиты входа Й счетчика-дешифрэтора 58 от перегрузки со стороны дифференцирующей цепочки. По положительным фронтам сформировайных счетчиком-дешифрэтором 58 импульсов запускаются одновибраторы, собранные на

3К-триггерах 44 и 45. Поскольку в исходном состоянии на вход 3 триггеров поступает

10 уровень "1", то при поступлении положительного фронта на вход С на прямых выходах триггеров 44 и 45 появляются напряжения, соответствующие логической

"1".

Через резистор 52 начинается зарядконденсатора 41. Когда напряжение на нем достигает уровня срабатывания входа сбровается уровень "О" и конденсатор 41 начинает разряжаться. Для ускорения процесса используется диод 38. Длительность импульса зависит от номинала деталей 41 и

52 и она определяет длительность задержки. Одновременно триггер 45 работает аналогичным образом, Через инверсные выходы триггеров 44 и 45 импульсы проходят через дифференцирующие цепочки соответственно 46 и 49, которые вырабатывают короткие импульсы. Длительность их выбирается достаточной для включения тиристоров 2,5,10. Эти импульсы усиливаютсл в усилителях 47 и 50 и через развязывающие

30 импульсные трансформаторы 48 и 51 переда35 ются на управляющие электроды тиристоров 2,5,10. По выходам 22 и 23 управляется зарядный тиристор 2 и подбором конденсатора 41, резистора 52 выбирается длительность задержки — такая, чтобы выходной импульс вырабатывался во второй половине положительного полупериода сетевого напряжения.

Резистором 52 можно изменять момент выработки импульсов управления, а значит и напряжение заряда емкостного накопителя 3. С выходов 24 и 25, 26 и 27 импульсы поступают на управляющие электроды разрядных тиристоров 5 и 10. Номиналы деталей 42 и 36 подбираются таким образом, чтобы импульсы управления разрядом приходились на отрицательный полупериод сетевого напряжения, Изобретение позволяет повысить качество, производительность лазерной обработки, упростить методику настройки лазерной установки.

Формула изобретения

1.Импульсная лазерная установка длл обработки материалов, содержащая последовательно соединенные с одной фазой пи40

20 са R, на прямом выходе триггера устанавли1683937 тающей сети дрогсель,зарядный тиристор, первый разрядный тиристор, трансформатор поджига, лампу накачки, второй разрядный тиристор и емкостный накопитель, другим выводом подключенный к катоду зарядного тиристора, параллельно трансформатору поджига и лампе накачки включены защитный конденсатор и блок дежурной ду. ги, входы которого подключены к фазам питающей сети, а также блок управления тиристорами, шесть выходов которого подключены к управляющим входам и катодам соответственно зарядного и разрядных тиристоров, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества и производительности лазерной обработки, а также упрощения установкИ, она снабжена диодом и делителем напряжения, соединеннь1м. Одним выводом с анодом зарядного тока, дру° гим — с второй фазой питающей сетл, катодом диода и первым входом блока управления тиристорами, второй вход котороrD подключен к среднему выводу делителя . Напряжения, анод диода соединен с катодом второго разрядного тиристора.

2. Установка по п,1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что блок управления тиристорами содержит параллельно его входам первый конденсатор, дополнительный дели. гель напряжения, включенный между плюсом и минусом питания, шесть резисторов, второй, третий и четвертый диоды, третий и четвертый конденсаторы, компаратор, первый и второй триггеры, последовательно соединенные первую дифференцирующую цепь, первый усилитель и первый развязывающий трансформатор, а также последовательно соединенные вторую дифференцирующую цепь, второй усилитель л второй раэвяэывающий трансформатор, переменный резистор, переключатель, состоящий из четырех двухпозиционных первой, второй, третьей, четвертой кнопок, а также счетчика-дешифратора, причем замыкающий контакт первой кнопки соединен с минусом питания, размыка1ощий контакт — с пл10сом питания, переключающий контакт с одним выводом второго конденсатора, вторым выводом соединенного через пер5 вый резистор с плюсом питания и катодом

BTopoto диода, сОединенногО анодом с Входом счетчика-дешифратора и через второй резистор с С-входами первого и второго триггеров и объединенными вторым пере10 ключающим контактом второй кнопки, sToрым переключающим контактом третьей кнопки, первым и вторым переключающими контактами четвертой кнопки, замыкающий контакт которой соединен с выходом "1" 15 счетчика-дешифратора, выход "О" которого соединен с С-входами триггеров через последовательно соединенные первые замыкающие контакты второй, третьей и четвертой кнопок, выход "2" — с замыкаю20 щим контактом третьей кнопки, выход "4"— с замыкающим контактом второй кнопки, выход компаратора соединен с синхрониэируащим С-входом счетчика-дешифратора, фазосдвигающая цепочка первого триггера, 25 включающая параллельно соединенные переменный резистор и третий диод, подключена к прямому выходу первого триггера и

его R-входу, который через конденсатор подключен к,минусу питания, а фазосдвига30 ющая цепочка второго триггера, включающая параллельно соединенные третий резистор и четвертый диод, подключена к неинвертирующему выходу и R-входу второго триггера, который через четвертый кон35 денсатор подключен к минусу питания, выход компаратора через четвертый резистор соединен с пятым резистором и прямым входом компаратора, обратный вход которого подключен через шестой резистор к

40 первому входу блока, средний вывод дополнительного делителя напряжения соединен с пятым резистором и вторым входом блока, выходы развязывающих трансформаторов подключены к выходам блока, Б

1683937 гъ с ()

CV

Составитель В.Грибова

Редактор И,Касарда Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

Заказ 3466 Тираж Подписчое

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