Способ контроля длины электронного пучка и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к способам контроля длины электронного пучка и устройствам для их осуществления, обеспечивающим бесконтактное, дистанционное и автоматическое измерение расстояния от плоскости отклонения электронного пучка до плоскости измерительного датчика. Цель изобретения - повышение точности и надежности измерения. В плоскости, перпендикулярной неотклоненному электронному пучку, устанавливают симметрично по обе его стороны две металлические пластины с параллельными прямыми краями и с заданным расстоянием между ними, заземляют их через измерительные резисторы. Электронный пучок отклоняют поперек зазора между пластинами сначала к одной из них до соприкосновения и достижения величины проходящего через эту пластину тока, равного половине тока пучка. Затем электронный пучок отклоняют поперек зазора к другой пластине до соприкосновения и достижения величины проходящего через эту пластину тока, равного половине тока пучка. Измеряют угол отклонения пучка через зазор между пластинами, а затем вычисляют длину пучка по соотношению L=0,5A<SP POS="POST">.</SP>CTGΑ/2, где A - расстояние между прямыми краями пластин

α - угол отклонения электронного пучка. Устройство для осуществления способа содержит две металлические пластины, делитель напряжения, два элемента сравнения, генератор тактовых импульсов, три триггера, блок индикации, два счетчика, регистр, три элемента И, ЦАП, согласующий усилитель. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„80„„15479 (51) 5 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУЕ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4318355/31-27 (22) 20.10.87 (46) 07 . 03, 90. Бюл. М 9 (71) Институт электросварки им. Г. О. Патона АН УССР (72) А. А. Кайдалов, С ° С. Шершнев, К. C. Акопьянц, А. В. Емченко-Рыбко и В. YJ. Непорожний (53) 621 .791 .75(088 .8) (56) Заявка Японии 11- 56-71589, кл. В 23 К 15/00. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЛИНЫ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварочному производству, а именно к способам контроля длины электронного пучка и устройствам для их осуществления, обеспечивающим бесконтактное, дистанционное и автоматическое измерение расстояния от плоскости отклонения электронного пучка до плоскости измерительного датчика. Цель изобретения — повышение точности и надежности измерения. В плоскости, перпендикулярной неотклоненному электронному пучку, устанавливают симметрично по обе его стороны две металлические!

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к технологии и оборудованию для электронно-лучевой сварки, и предназначено для управления процессом электронно-лучевой сварки.

Целью изобретения является повьппение точности и надежности измерения длины электронногo пучка от плоскости

2 пластины с параллельными прямыми краями и с заданным расстоянием между ними, заземляют их через измерительные резисторы. Электронный пучок отклоняют поперек зазора между пластинами сначала к одной из них до соприкосновения и достижения величины проходящего через эту пластину тока, равного половине тока пучка. Затем электроннык пучок отклоняют поперек зазора к другой пластине до соприкосновения и достижения величины проходящего через эту пластину тока, равного половине тока пучка. Измеряют угол отклонения пучка через зазор между пластинами, а затем вычисляют длину пучка по соотношению L = 0,5 ах х ctg Ы/2, где а — расстояние между прямыми краями пластин; o(- угол отклонения электронного пучка. Устройство для осуществления способа содержит две металлические пластины, делитель напряжения, два элемента сравнения, генератор тактовых импульсов, три триггера, блок индикации, два счетчика, регистр, три элемента И, ЦАП, согласующий усилитель. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. начала его электромагнитного отклонения до плоскости фокусирования °

В плоскости, перпендикулярной неотклоненному электронному пучку, устанавливают по обе его стороны две; металлические пластины с параллельны-. ми прямыми краями и с заданным расстоянием между ниии, заземляют их через измерительные резисторы, причем

1547990

Пластины устанавливают симметрично относительно оси электронного пучка, который отклоняют поперек зазора между пластинами сначала к одной из них до соприкосновения и достижения вели—

5 чины проходящего через эту пластину тока, равного половине тока пучка.

Затем электронный пучок отклоняют поперек зазора к другой пластине до со- 10 прикосновения и достижения величины

Проходящего через эту пластину тока, авного половине тока пучка. При этом змеряют угол отклонения пучка, а за тем вычисляют длину пучка по соотноШению

Ы . = 0,5 а с @— де a — расстояние между прямыми кра — 20 ями пластин; о — угол отклонения электронного пучка, причем ток электронного пучка и время его воздействия задают из условия их нерасплавления, Для определения угла максимального отклонения электронного пучка регистрируют амплитуду

Т „„„ в отклоняющей электромагнитной системе, используя известное соотно- 30

Шение .электронной оптики . г.

0 nnalkс

1де К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от характери,стик отклоняющей системы, затем вычисляют искомый угол—

На чертеже представлена функциональная схема устройства для осуществления способа.

Устройство для контроля длины эле- 45 ктронного пучка содержит электронную сварочную пушку l, формирующую электронный пучок 2, электромагнитную отклоняющую систему 3, источник 4 питания электронной сварочной пушки, сое50 диненный через делитель 5 с вторыми входами первого и второго элементов

6 и 7 сравнения, вторые входы которых подключены соответственно к металлическим пластинам 8, заземленным через резистор 9 ° Кроме того, устройство

55 содержит генератор 10 тактовых им. пульсов, выходом соединенный с первыми входами первого, второго и третьего элементов И 11-13. Выходы элементов И 11 и 12 соответственно подключены к суммирующему и вычитающему входам первого счетчика 14, выход которого связан через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 15 и согласующий усилитель 16 с электромагнитной отклоняющей системой 3. Выход элемента И 13 соединен со счетным входом второго счетчика 17, выход которого связан через функциональный преобра— зователь 18 с блоком 19 индикации.

Устройство снабжено также первым, вторым и третьим триггерами 20-22 и регистром 23, выход которого соединен с информационными входами первого счетчика 14. Выход первого элемента 6 сравнения подключен к установоч— ным в ходам триггеров 20 и 21, выход второго элемента 7 сравнения подключен к входам сброса триггеров 21 и

22 и к первому входу записи первого счетчика 14, второй вход записи кото— рого соединен с входами сброса триггеров 20 и 21, второго счетчика 17, с установочным входом триггера 22 и с шиной входного сигнала запуска.

Кроме того, на чертеже показана мишень 24.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания и поступления на пину сигнала запуска триггеры 20 и 21 и счетчик 14 обнуляются, в счетчик 14 записывается код регистра 23> соответствующий ну— левому значению ЦАП 15, т.е. совмещению траектории электронного пучка 2 с электронно-оптической осью электронной сварочной пушки 1. Одновременно взводится триггер 22 и через элемент И 11 на суммирующий вход счетчика 14 начинают поступать тактовые импульсы с выхода генератора 10.

ЦАП 15 формируется сигнал развертки электронного пучка 2. После соприкосновения электронного пучка 2 с первой металлической пластиной 8 и достижения тока через эту пластину, равного половине тока пучка, срабатывает первый элемент 6 сравнения, триггер 20 перебрасывается, триггер

21 взводится. Тактовые импульсы качинают поступать через элемент И 12 на вычитаюший вход счетчика 14 и одновременно на счетный вход счетчика

17, ЦАП 15 отрабатывается отклонение электронного пучка 2 к второй пласти5 154 не Я, и в момент соприкосновения и достижения тока через эту пластину, равного половине тока электронного пучка, срабатывает элемент 7 сравнения, сбрасываются триггеры 21 и 22, счетчик 14 устанавливается в исход-. ное положение. В счетчике 17 хранится код, соответствующий углу отклонения электронного пучка 2 между пластинами 8. Функциональным преобразователем 18 осуществляется определение длины электронного пучка по формуле

L -=05 а.ctg—

2

Блоком 19 индикации осуществляется индикация измеренной длины пучка.

При предлагаемом способе контроля длины электронного пучка высокая точность обеспечивается прецизионной установкой расстояния между металлическими пластинами 8.

Способ проверялся на сварочной установке У570М, оснащенной электронной пушкой ПЛ105 и источником питания

ЗЛА-15 класса 60 к — 15 кВт. Измерительный датчик был изготовлен из пластин вольфрама толщиной 5 мм. Расстояние а составляло 20 мм. Датчик устанавливался на механизме перемещения вдоль электронно-оптической оси пушки. Макет устройства для реализации способа был создан на базе блока контроля фокусировки электронного пучка ОЛ143. Контрольные измерения производились при ускоряюшем напряжении 60 кВт и токах пучка 10 и 200 мА в диапазоне расстояний между пушкой и и датчиком 50+250 мм. Точность измерений в диапазоне +(0,5+1,6 )7, время каждого измерения не превышало l c.

Измерения в условиях сварки не выявили отклонений в точности измерений.

Технико-экономическая эффективност предлагаемого способа контроля заключается в обеспечении быстроты и точно сти определения длины электронного пучка.

Формул а изобретения

1. Способ контроля длины электронного пучка, при котором измерение длины производят автоматически от плоскости его отклонения до плоскости установки детали, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения-, L = o,5 а.org —, при этом угол — определяется из соот1d

2 ношения

et о макс — расстояние между краями пластины;

o(— угол отклонения электроннorо пучка;

K — по сто я нный к оэффициен т; — амплитуда тока в электромагнитной отклоняюшей где а

35 системе, причем ток электронного пучка и время его воздействия задают из условия нерасплавления металлических пластин.

2. Устройство для контроля длины электронного пучка, содержащее электронную сварочную пушку, электромагнитную отклоняющую систему, источник питания электронной сварочной пушки, функциональный преобразователь, о тл и ч а ю ш е е с я . тем, что, с целью повьппения точности и надежности измерения, оно снабжено двумя метал50 лическими пластинами с параллельными прямыми краями, заземленными через измерительные резисторы, делителем напряжения, двумя элементами сравнения, генератором тактовых импульсов, тремя триггерами, блоком индикации, двумя счетчиками, регистром, тремя элементами И, цифроаналоговым преобразователем, согласующим усилителем, при этом выход генератора тактовых

7990 6 в плоскости, перпендикулярной неотклоненному электронному пучку, устанавливают симметрично по обе его стороны две заземленные металлические

5 пластины с параллельными прямыми краями, электронный пучок отклоняют поперек зазора между пластинами сначала к одной из них до соприкосновения и достижения величины проходящего через эту пластину тока, равного половине тока электронного пучка, затем электронный пучок отклоняют поперек зазора к другой пластине до соприкосновения и достижения величины проходящего через эту пластину тока, равного половине тока электронного пучка, при этом измеряют угол отклонения пучка, а затем вычисляют длину

20 пучка L по формуле

1547990

Составитель В. Покровский

Редактор О. 10рковецкая Техред П„0лийнь,к Корректор Т. Малец

Заказ 102 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК11Т СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 имПульсов связан с первыми входами трех элементов И, каждая из металлических пластин соединена с первыми входами двух элементов сравнения, с вторые входы которых подключены к выходу делителя напряжения, связанного с источником питания электронной сварочной пушки, выход первого элемейта сравнения связан с входами уста яовки первого и второго триггеров, вь1ход второго элемента сравнения связа и с входами сброса второго и третьего триггеров и первым входом записи первого счетчика, второй вход записи первого счетчика связан с входам сброса второго счетчика, первого и 1второго триггеров, с установочным вх1одом третьего триггера и с шиной вх одного сигнала запуска, вторые вхо- 20 дь1 первого и второго элементов И связаны с выходом третьего триггера, третий вход второго элемента И связан с выходом первого триггера, второй вход третьего элемента И связан с выходом второго триггера, третий вход первого элемента И связан с инверсным входом первого триггера, выходы перного и второго элементов И связаны соответственно с суммируюшим и вычитаюшим входами первого счетчика, выход регистра подключен к информационному входу первого счетчика, выход которого через последовательно включенные цифроаналоговый преобразова— тель и согласуюший усилитель связан с входом электромагнитной отклоняюшей системы, выход третьего элемента И связан с суммируюшим входом второго счетчика, выход которого через функциональный преобразователь связан с входом блока индикации.