Устройство для автоматической фокусировки электронного луча

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для автоматизации электронно-лучевой сварки и термообработки . Целью изобретения является повышение точности наведения и поддержания тока фокусировки электронного луча. Устройство содержит датчик отраженных электронов , к которому подключен фильтр высокой частоты, выход которого соединен с амплитудным детектором. Между его выходом и сумматором включены две параллельные цепи. Первая состоит из последовательно включенных триггера, имеющего петлю гистерезиса , первого элемента коммутации, счетчика и первого цифроаналоювого преобразователя . Вторая цепь содержит компаратор напряжения, второй триггер, второй элемент коммутации, реверсивный счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь , тактовый генератор и блок задержки . Выход сумматора через усилитель связан с катушкой фокусиоовки. Первая цепь выполняет функцию незамкнутого сканирования тока магнитной линзы,вторая - адаптивной поисковой самонастраивающейся системы. Изобретение позволяет повысить воспроизводимость и качество сварного соединения путем стабилизации тока фокусировки. 1 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 23 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662039/27 (22) 13.03.89 (46) 07.12.91. Бюл. ¹ 45 (71) Ленинградский политехнический институт им. M.È,Êàëèíèíà (72) С.А,Ильин, Ю,P.Êëåñòoâ, А.Л.Крутов, Е.А.Миткевич, Г.А.Туричин и Д,И.Иванов (53) 621.791.72 (088.8) (56) Виноградов В,А., Павловский А.И. Системы стабилизации фокусировки луча при электронно-лучевой сварке. — Сварочное производство, 1983, ¹ 9. с. 27 — 28. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ФОКУСИРОВКИ ЭЛЕКТРОННОГО

ЛУЧА (57) Изобретение относится к машиностроению и предназначено для автоматизации электронно-лучевой сварки и термообработки. Целью изобретения является повышение точности наведения и поддержания тока фокусировки электронного луча. Устройство содержит датчик отраженных элекИзобретение относится к машиностроению и предназначено для автоматизации технологических процессов электронно-лучевой сварки и термообработки.

Целью изобретения является повышение точности наведения и поддержаний тока фокусировки электронного луча.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для автоматической фокусировки.

Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 с фильтром высокой частоты, амплитудный детектор 2, первый триггер 3, имеющий петлю гистерезиса, первый блок 4 коммутации, первый ревер„„SU „„1696222 А1 тронов, к которому подключен фильтр высокой частоты, выход которого соединен с амплитудным детектором, Между его выходом и сумматором включены две параллельные цепи, Первая состоит из последовательно включенных триггера, имеющего петлю гистерезиса, первого элемента коммутации, счетчика и первого цифроаналогового преобразователя. Вторая цепь содержит компаратор напряжения, второй триггер, второй элемент ксммутации, реверсивный счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь, тактовый генератор и блок задержки, Выход сумматора через усилитель связан с катушкой фокусировки. Первая цепь выполняет функцию незамкнутого сканирования тока магнитной линзы, вторая— адаптивной поисковой c„=-.ìîíàñòðàèaýþщейся системы. Изобретение позволяет повысить воспроизводимость и качество сварного соединения путем стабилизации тока фокусировки, " нл. сивный счетчик 5, первый цифроаналоговый преобразователь б, оо- также последовательно соединенные компаратор 7. второй триггер 8, второй блок 9 коммутации, втооой реверсивный счетчик 10, второй цифроаналоговый преобразователь 11, блок 12 задержки, аналоговый сумматор 13, источник 14 тока, управляемый напряжением, катушку

15 фокусировки и генератор 16 тактовых импульсов. Выход датчика 1 с фильгром высокой частоты подключен к входу амплитудного детектора 2.

Аналоговый сумматор 13, источник 14 тока, управляемый напряжением, и катушка

15 фокусировки соединены последователь1б96222 режиме. Информационный сигнал после амплитудного детектора 2 приходит на вход блока 12 задержки и один из входов компаратора 7 напряжения. Функции блока 12 задержки выполняет аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения с циклом преобразования A t, производит квантование информационного сигнала через промежуток времени A t u задержку его на это же время. Время At выбирается меньше на один-два порядка по сравнению с изменением продетектирован, ной переменнойсоставляющей информационного сигнала и составляет 1010 с. Таким образом, на входах компаратора 7 осуществляется сравнение информационного сигнала в моменты времени и At и (n — 1) At, где

nF N. На выходе компаратора 7 появляется сигнал, показывающий знак приращения сигнала за время Л t, который управляет вторым триггером 8. Второй триггер 8 предназначен для управления работой второго блока 9 хо -.мутации, который в данный момент по сигналу с первого блока 4 коммутации готов к работе и в зависимости от знака приращения информационного сигнала пропускает тактовые импульсы на прямой или обратный входы второго реверсивного счетчика 10, Цифровую информацию второго реверсивного счетчика 10 второй цифроаналоговый преобразователь 11 преобразует в аналоговый сигнал, который управляет через аналоговый сумматор 13 и источник 14 тока током катушки 15 фокусировки. Сигналы " первого 6 и второго 11 цифроаналоговых преобразователей относятся как 10 и 1.

Таким образом, система движется к экстремуму информационного сигнала, управляя током фокусировки. Дости гнув экстремума, она способна проводить сварку на установившемся токе фокусировки, отрабатывать любые изменения сигнала, меняя ток фокусировки, и производить динамическую фокусировку.

Устройство способно наводить и поддерживать ток фокусировки импульсного процесса обработки, если его работу синхронизировать частотой импульсного воздействия луча на материал.

Устройство предназначено для использования в установках для электронно-лучевой обработки металлов в качестве источника питания фокусирующей катушки магнитной линзы. Наведение и поддержание тока фокусировки в процессе сварки производится автоматически (без помощи оператора) по сигналу обратной связи от

55 процесса. В качестве информационного сигнала служит проводимость плазмы над зоной обработки. Датчиком служит кольцевой коллектор, расположенный коаксиально электронному лучу над зоной обработки, Диапазон изменения тока фокусировки в режимах наведения и поддержания определяется используемой электронно-оптической системой. Работоспособность прибора сохраняется при изменении мощности электронного луча в диапазоне 0,8 — 9 кВт. Стабильность тока фокусировки в режиме поддержания не хуже 0,05 А. Воемя поиска тока фокусировки менее 1 10 с. Возможно применение устройства в технологии электронно-лучевой сварки и термообработки различных металлов и сплавов. Прибор отличается простотой изготовления и наладки. Используемый информационный сигнал и схема построения прибора позволяют с достаточной точностью и быстротой устанавливать единую степень фокусировки при обработке партии деталей на одном режиме и производить соответствующую корректировку тока фокусировки при смене режима, Существует возможность сглаживания пульсаций в корне шва.

Использование устройства наведения и поддержания тока фокусировки электронного луча увеличивает точность наведения и поддержания тока фокусировки, а следовательно, воспроизводимость и качество сварного соединения, а также повышает быстродействие регулирования за счет получения детерминированного критерия качества, представляющего собой экстремум информационного сигнала и реализации адаптивной системы управления, гарантирующей точность управления при минимальном объеме информ." ции по процессу, а также введения незамкнутой цепи сканирования тока фокусировки, при этом обеспечивает правильный аппаратный алгоритм работы всего устройства и может наводить и поддерживать беэ помощи оператора ток фокусировки как непрерывного, так и импульсного воздействия электронного луча на обрабатываемую деталь.

Формула изобретения

Устройство для автоматической фокусировки электронного луча, содержащее датчик информационного сигнала, амплитудный детектор, последовательно соединенные аналоговый сумматор, источник тока, фокусирующую катушку, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности наведения и поддержания тока фокусировки, оно снабжено фильтром высокой частоты, первым и вторым триггерами, первым и вторым блоками коммутации, блоком

1696222

Составитель Б.ародягин

Техред М.Моргентал

Редактор A.Mотыль

Корректор M.éàðîøè

Заказ 4264 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113635, Москва, Ж-35., Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комб,нат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 задержки, компаратором, тактовым генератором, первым и вторым реверсивными счетчиками, первым и Вторым цифроаналоговыми преобразователями, причем фильтр высокой частоты установлен между выхо- 5 дом датчика информационного сигнала и входом амплитудного детектора, выход которого соединен через последовательно соединенные первый триггер, первый блок коммутации, первый ревврйи1ный счетчик, 1G первый цифроаналоговый преобразователь с l1808blM ВХОДОМ ВНалогОВОго C /M148 rÎ 33, Л

-8p83 последОВательно СОединенные компаратор. второй триггер, второй блок коммутации. второй реверсивный счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь — с вторым входом аналогового сумматора, выход тактового генератора соединен с вторыми входами первого и второго блоков коммутации и первым входом блока задержки, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, выход — с вторым входом компаратора, а второй выход первого блока коммутации подключен к третьему входу второго блока коммутации.