Способ определения координат кромок металлического листа и устройство для его осуществления

 

Использование: в судостроении и машиностроении при создании гибких автоматизированных систем тепловой обработки (резки, сварки, гибки) токопроводящих материалов . Сущность изобретения: инструмент с токовихревым датчиком при включенном регуляторе высоты последовательно перемещают изнутри листа по нормали к заданным точкам его кромок, останавливают у каждой точки по сигналу краевого эффекта датчика высоты, возвращают на расстояние не менее диаметра датчика, после чего отключают регулятор высоты, повторно перемещают датчик к точке на кромке листа и останавливают его в момент перехода через ноль второй производной сигнала краевого эффекта по времени. Устройство содержит регулятор высоты, токовихревой датчик, генератор высокой частоты,резонансную измерительную цепь, усилитель, пороговое реле, а также релейный элемент и схему регистрации перехода через ноль второй производной сигнала краевого эффекта датчика. 2 с.п.ф-лы. 2 ил. С/) С

СОК>З С/>I3I-ТСКЛХ

ООПиллист и ll:ских

РГСПУ ЛИК

IsI>s В 23 К 9/10

I ОСУДАРСТВЕННОЕ flATF НТНО((ЗГДОМСТНО СССР (ГОСПАТ ЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ!

1

)Ы» Э

С»

C) (21) 4793455/08 (22) 2 1. 02. 90 (46) 07,08.93. Бюл. ¹ 29 (71) Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения (72) В,А.Синицкий, B.È.Вегелов, Ю.С,Титков, А.П.Веселов, Л.И.Солодова и С,В.Смирнов (56)1.Авторское свидетельство СССР

¹ 1761404, кл. В 23 К 9/10, 1992, 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 858250, кл, В 23 К 9/10, 1981. (54) СПОСОБ ОП Р Е ДЕЛ Е Н И Я КООРДИНАТ

КРОМОК МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в судостроении и машиностроении при создании гибких автоматизированных систем тепловой обработки (резки, сварки, гибки) токопроводящих маИзобретение относится к методам позиционирования (адаптации) суппорта с инструментом относительно обрабагываемой поверхности и может быть использован при создании гибких автоматизированных систем тепловой обработки /резки, сварки, гибки/ токопроводя щих материалов.

Цель изобретения — повышение точности определения координат кромок металлического листа.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1,а представлена зависимость выходного напряжения 0 электронного блока датчика от расстояния между крайней правой точкой на витке датчика А и кромкои

SU „„1832О70А1 териалов, Сущность изобретения: инструмент с то ко вихревым датчиком и ри BI< R Ioченном регуляторе высоты последовательно перемещают изнутри листа по нормали к заданным точкам em кромок, останавливают у каждой точки по сигналу краевого эффекта датчика высоты, возвращают на расстояние не менее диаметра датчика, после чего отключают регулятор высоты, повторно перемещают датчик к точке на кромке листа и останавлива3от pl o в момент перехода через ноль второй производной сигнала краевого эффекта по времени. Устройство содержит регулятор высоты, токовихревой датчик, генератор высокой частоты, резонансную измерительную цепь, усилитель, пороговое реле, а также релейный элемент и схему регистрации перехода через ноль второй производной сигнала краевого эффекта датчика. 2 с,п.ф-лы. 2 ил. листа. При нахождении датчика полностью под листом выходные напряжения U (Х) минимальное(около 2 В). По мере схода с листа оно во растает и становится максимальным (около 7 В) при полном выходе датчика за край листа.

На графиках б) и в) представлены завиdV d V симости первой и второй 2 прод т б t иэводных этого напряжения по времени от расстояния до края листа (координаты Х).

При этом сплошной линией изобр-жены за.висимости, формирующиеся при движении

1832070 датчика через кромку с листа, а пунктирной — на лист.

Из графика B) видно, что когда за кромку листа выступает сегмент одновиткового токовихревого датчика с высотой сегмента 0.3 от внешнего диаметра, а остальная часть площади, витка располагается г1од листом, то вторая производная выходного напряжег 2 ния 2 по времени проходит через 0

dt2 при движении датчика по нормали к кромке листка в любом направлении: с листа или на лист. Отмеченное обстоятельство определяется физикой взаимодействия электромагнитного поля датчика с металлической подложкой вблизи ее кромки и указанная высота сегмента, при которой величина проходит через О, весьма слабо зависит от влияния электрических и геометрических параметров узла инструмента с токовихревым датчиком и регулятором его высоты над металлическим листом.

Из сказанного следует, что использование свойств перехода через 0 сигнала

2 1/ для обнаружения координат кромок

clt металлического листа позволяет повысить точность этого процесса.

Схема устройства, встроенного в машину тепловой резки, представлена на фиг.2, Одновитковый токовихревой датчик 1

BblcoTbl, охватывающий наконечник резака

2, входит в состав резонансной измерительной цепи 3, получаю .цей питание от генератора 4 высокой частоты, Измерительная цепь присоединена к входу усилителя 5, к выходу которого параллельно подключены обмотка noporoaoro реле 6 и входная дифференцирующая цепь 7, являющаяся начальным звеном схемы 8 регистрации перехода через ноль второй производной сигнала краевого эффекта по времени 8. За дифференцирующей цепью 7 следует буферный каскад 9, к которому подключена выходная дифференцирующая цепь 10, выдающая сигнал на нуль-орган 11 с релейным элементом 12 на выходе. Контактные группы 13-15 порогового реле 6 включены последовательно с обмотками электродвигателей

16-18, подключенных к выходам блоков.усиления мощности 19-21, обслуживающих два горизонтальных 22 и 23 суппорта с электроприводом и один вертикальный 24, размещенные в пределах портала 25 машины тепловой резки 26, снабженной устройством числового программного управления 27, задающим законы движения всем суппортам.

Контактные группы 28 и 29 релейного элемента 1? включены последовательно с контактными группами 13 и 14 порогового реле соответственно. Контактные группы 30 и 31 порогового реле и релейного элемента соответственно подключены к логическим входам устройства 27, а выход усилителя 5 — к аналоговому входу Z устройства числового программного управления 27.

Через опорные ролики 32 портал машины тепловой резки установлен на рельсовых нзправлениях 33. Разрезаемый металлический лист 34 лсжит на ребрах 35 раскроечного стола 36 машины тепловой резки.

Датчик 1, измерительная цепь 3, генератор

4, усилитель 5, пороговое реле 6, электропривод 18 с блоком усиления мощности 21 образуют регулятор высоты резака 37.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Высокочастотное напряжение от генератора 4 поступает на одновитковый токовихревой датчик 1 высоты резака 2, включенный в резонансную измерительную цепь 3, Эта цепь настроена на рабочую точку, лежащую на крутом участке боковой вет2Г ви резонансной кривой, Датчик 1 создает в металлическом листе 34 поля вихревых токов, обратное действие которых вызывает изменение его активного и индуктивного со30 противлений. Степень воздействия вихре-. вых токов на датчик 1 зависит от расстояния его до металлического листа. Изменение этого расстояния приводит к изменению сигнала к резонансной измерительной цепи

35 3, Этот сигнал поступает на усилитель 5, выход которого присоединен к аналоговому входу Z устройства числового программного управления 27.

Чстройство 27 управляет вертикальным

40 суппортом с электроприводом 18, обеспечивая автоматическую стабилизацию величин рабочего зазора между резаком и бухтинованным листом на заданном уровне, при котором сигнал на выходе усилителя 5 становится равн ы м нул ю.

При определении координат кромок ме, таллического листа устройство функционирует следующим образом.

Из исходного положения в точке А резак

50 2 с токовихревым датчиком 1 в поднятом состоянии технологического перехода по заданной в устройстве 27 программе переме-, щается в точку Ь, находящуюся приблизительно над продольной осью листа 34.

55 Затем по программе включается автоматический регулятор высоты с электроприводом 18, резак с датчиком опускается и устанавливается на заданной высоте, После этого, в соответствии с программой, резак с датчиком двигается в направлении к кромке

1832070 листа, обеспечивая свой подход при включенном регуляторе высоты изнутри листа по нормали к точке В на кромке. При смещении фронтального сегмента движущегося датчика за кромку листа, вследствие уменьшения площади воздействующей на него металлической подло>кке, напряжение рассогласования на выходе усилителя 5 резко возрастает в соответствии с графиком U =

=т(х), представленным на фиг.1, а, а также на фиг.2 у выхода блока 5.

Процесс резкого возрастания напряжения U вызывает срабатывание порогового реле 6, контакты которого 13-15 размещаются, останавливая движение всех суппортон машины, в том числе и вертикального, который начинает снижение режущего узла при подходе его к кромке листа в результате действия краевого эффекта на токонихревой датчик. Контактная группа 30 порогового реле замыкается, подавая логический сигнал на систему числового программного управления 27, сообщающий о завершении первого "грубого" подхода резака с датчиком к кромке металлического листа. Затем е соответствии c программой суппорты сНова включаются, осуществляя возврат резака с датчиком из точки В по предыдущей траектории на расстояние, равное диаметру витка токовихревого датчика, Здесь прекращается действие краевого эффекта на регулятор, и ан выставляет с высокой точностью заданную исходную высоту инструмента с датчиком над металлическим листом, после этого по команде с устройства 27 регулятор высоты отключает. ся и неподвижный по высоте резак с датчиком повторно приближается к точке В на кромке листа. а напряжение U на выходе усилителя 5 основа резко возрастает, При этом во входной дифференцируюdV щей цепи 7 возникает сигнал = f(x), сает представленный на графике фиг.1, б, переходящий через экстремум при смеи ении фронтального сегмента движущегося датчика за кромку листа на расстояние 0,3 от диаметра токовихреного датчика. После усиления по мощности н буферном каскаде

9 сигнал

dV о т

= f(x) подается на выходную дифференцирующую цепь 10, r. которой он с1 2 преобразуется н сигнал — — — =- f(x), предс1 ставленный на графике 1, в с переходом через ноль. Момент этбго перехода выделяется нуль-органом 11, на выходе которого срабатывает релейный элемент 12.

Контактные группы этого-элемента 28 и 29

40 кам листа, останавливают у каждой кромки

55

25 размыкаются, останавливая движение резака с токонихреным датчиком точно при смесцении фронтального сегмента датчика за коомку листа на расстояние 0,3 D+ Л, где D — диаметр витка датчика;

Л вЂ” постоянная, характеризующая инерционность остановки машины, Контактная группа 31 релейного элеМ8НТВ замыкается, Г1оддвая логический сиг нал на систему числового программного управления 27, сообщающий о завершении второго. "точного" подхода резака с датчиком к кромке металлического листа в точке

В. Текущие координаты положения остановки по горизонтальным осям "-.апоминаются н устройстве 27, завершая п„l öår определения координаты одной точки на кромке листа.

Описанный порядок работы устройства осуществляется около каждой выбранной точки на кромке листа, входящей в заданную программой траекторию движения инструмента с датчиком, Сумма полученных таким образом координат очек на кромках листа, зафиксированных в памяти устройства 27, позволяет ему определить угол пеpeKoca листа относительно осей раскройно о стола, откорректировать траекторию реза с учетом этого угла, определить координаты точки начала реза и, в конечном итоге, автоматизировать процесс позициониронания.

Формула изобретения

1. Способ определения координат кромок металлического листа, при котором над листом устанавливают инструмент с токовихревым датчиком и регуляторо л высоты и последовательно перемещают его к кромпо сигналу краевого эффекта датчика, возвращают на расстояние не менее диаметра датчика, отключают регулятор высоты и повторно перемещают к кромке листа, о т л ич а ю шийся тем, что с целью повышения точности определения K "ординат кромок листа, при повторном перемещении инструмента змеряют BTop) производную сигнала краевого эф (>екта датчика, а останавливают его в момент перехода второй произаодной через ноль.

2. Устройство для определения коордиHOT кромок металлического листа, содер>квщее инструмент, регулятор высоты, ToKoBNxpGBoA датчик, генератор высокой частоты, резонансную измеоительную цепь, усилитель и пороговое реле, нормально замкнутые контакты которого включены в цепи питания электропринодон вертикального и горизонтального перемещения инструмен3832070

dt та, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения координат кромок листа, оно снабжено релейным элементом и схемой регистрации перехода через ноль второй производной сигнала краевого эффекта .токовихревого датчика, соединенной входом с выходом усилителя, а выходом -с релейным элементом, нормально замкнутые контакты которого включены последовательно с контактами порогового

5 реле в цепи питания электроприводов горизонтального перемещения инструмента.

1832070

Составитель В.Синицкий

Техред M.Моргентал Корректор И.Шмакова

Редактор с

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2601 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб.. 4/5