устройство защиты электродов от коротких замыканий при циклической электрохимической обработке на импульсном токе

Формула изобретения

Устройство защиты электродов от коротких замыканий при циклической электрохимической обработке на импульсном токе, содержащее устройство сравнения, схему управления, источник питания, устройство блокировки схемы включения преобразователя источника питания и последовательно соединенные датчик рабочего тока, избирательный усилитель и детектор, отличающееся тем, что оно снабжено управляемым пиковым детектором, переключателем-мультиплексором, двумя буферными масштабными усилителями, вторым устройством сравнения, задатчиком опорного порогового сигнала, триггером начальной установки с ячейкой ИЛИ на входе, устройством экстренного отключения источника питания, контрольным измерительным прибором, а в качестве детектора использован второй управляемый пиковый детектор, причем вход первого управляемого пикового детектора подсоединен к выходу избирательного усилителя, а его выход - к входу второго управляемого пикового детектора и первым входам обоих устройств сравнения, выходы которых вместе с выходом схемы управления подсоединены к первому установочному входу триггера начальной установки, а выход второго управляемого пикового детектора подсоединен к входам обоих буферных масштабных усилителей, каждый из которых подсоединен соответственно к первому выводу контрольного измерительного прибора и второму входу первого сравнивающего устройства, второй вход второго сравнивающего устройства подсоединен к выходу задатчика опорного порогового уровня сигнала, при этом входы управления обоих пиковых детекторов и обоих устройств сравнения, второй вход триггера начальной установки и вход управления переключателя-мультиплексора подсоединены к соответствующим тактируемым выходам схемы управления, входы которой подсоединены к электроду, заготовке и к цепи синхронизации с циклом включения технологического тока источника питания, причем первый выход триггера начальной установки соединен с входом устройства блокировки схемы регулирования импульсов источника питания, второй выход триггера подсоединен противофазно к входу устройства экстренного отключения источника питания от сети, а входы переключателя-мультиплексора соответственно подсоединены первый - к разрядной цепи запоминающего конденсатора второго пикового детектора, второй - к второму выводу контрольного измерительного прибора, а выход переключателя подсоединен к общему проводу цепи питания устройства защиты от коротких замыканий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и, в частности, к устройствам защиты электродов от коротких замыканий при импульсно-циклической электрохимической обработке.

Известны устройства защиты от коротких замыканий, выполненные в виде последовательно соединенных датчиков рабочего тока, полосового усилителя и детектора, который через управляющую схему связан с органом блокировки источника питания (см. авт. св. СССР N 528165, кл. B 23 P 1/02, 1975 г.).

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность в работе и ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известное устройство, выполненное в виде последовательно соединенных датчика рабочего тока, избирательного усилителя, высокочастотного детектора и двух ячеек аналоговой памяти, подключенных к сравнивающему устройству и управляемых схемой управления с выходом на устройство блокировки включения источника питания (см. авт.св. N 772781, кл. B 23 P 1/02, 1980 г).

Недостатком вышеуказанного устройства является недостаточная надежность его работы из-за отсутствия дублирования и избирательности каналов контроля уровня импульсов рабочего тока, а также ограниченные технологические возможности, ввиду отсутствия визуального контроля за пиковым значением импульсов рабочего тока.

Цель предполагаемого изобретения - повышение надежности и расширение технологических возможностей работы предлагаемого устройства защиты от коротких замыканий при импульсно-циклической электрохимической обработке. Указанная цель достигается тем, что оно снабжено управляемым пиковым детектором, переключателем-мультиплексором, двумя буферными масштабными усилителями, вторым устройством сравнения, задатчиком опорного порогового сигнала, триггером начальной установки с ячейкой ИЛИ на входе, устройством экстренного отключения источника питания, контрольным измерительным прибором, а в качестве детектора использован второй управляемый пиковый детектор, причем вход первого управляемого пикового детектора подсоединен к выходу избирательного усилителя, а его выход - к выходу второго управляемого пикового детектора и первым выходам обоих устройств сравнения, выходы которых вместе с выходом схемы управления подсоединены к первому установочному входу триггера начальной установки, а вход второго управляемого пикового детектора подсоединен к входам обоих буферных масштабных усилителей, каждый из которых подсоединен соответственно к первому выводу контрольного измерительного прибора и второму входу первого сравнивающего устройства, второй вход второго сравнивающего устройства подключен к выходу задатчика опорного порогового уровня сигнала, при этом входы управления обоих пиковых детекторов и обоих устройств сравнения, второй вход триггера начальной установки и вход управления переключателя-мультиплексора подключены к соответствующим тактируемым выходам схемы управления, входы которой подсоединены к электроду, заготовке и к цепи синхронизации с циклом включения технологического тока источника питания, причем первый выход триггера начальной установки соединен с выходом устройства блокировки схемы регулирования импульсов источника питания, второй выход триггера подсоединен противофазно к выходу устройства экстренного отключения источника питания от сети, а входы переключателя-мультиплексора подсоединены: первый - к разрядной цепи запоминающего конденсатора второго пикового детектора, второй - ко второму выводу измерительного контрольного прибора, а выход переключателя-мультиплексора подсоединен к общему проводу цепи питания устройства защиты от коротких замыканий.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства. На фиг. 2 - временные диаграммы работы схемы управления устройства защиты от коротких замыканий.

Устройство защиты электродов от коротких замыканий при импульсноциклической электрохимической обработке содержит источник питания 1, выход которого токоведущими шинами, через встроенный в силовую цепь датчик тока 2, подсоединен к межэлектродному зазору электрохимической ячейки станка 3, избирательный усилитель 4, вход которого подсоединен к датчику тока 2, а выход к выходу первого управляемого пикового детектора 5, второй управляемый пиковый детектор с режимом хранения контрольного уровня сигнала 6, вход которого подсоединен к выходу первого управляемого пикового детектора 5, а выход - к выходу двух буферных масштабных усилителей 8 и 9, два управляемых сравнивающих устройства 10 и 13, первые входы которых подсоединены к выходу первого управляемого пикового детектора 5, вторые входы соответственно к выходу буферного масштабного усилителя 8 и задатчика опорного порогового уровня 11, а входы обоих сравнивающих устройств подсоединены к первому установочному входу триггера начальной установки 12, первый выход которого подсоединен к выходу устройства блокировки включения преобразователя источника питания 16 с выходом от него на схему импульсно-фазового регулирования импульсов преобразователем источника питания 1, второй выход противофазно подсоединен к входу устройства экстренного отключения источника питания от сети 14 с выходом от него на схему быстродействующего коммутатора в цепи искусственной нулевой точки на высокой стороне трансформатора источника питания 1, управляемый переключатель-мультиплексор 7, первый вход которого подсоединен к разрядной цепи запоминающего конденсатора второго пикового детектора 6, второй вход переключателя-мультиплексора 7 - к второму выводу измерительной рамки контрольного прибора 15, первый вывод которого подсоединен к выходу буферного масштабного усилителя 9, а оба выхода переключателя мультиплексора подсоединены к общему проводу цепи питания схемы устройства защиты от коротких замыканий, которое кроме того содержит схему тактируемого управления порядком его работы 17, выходы которой соответственно подсоединены: U₁ - к входу управления первого пикового детектора 5, U₂ - к входу управления которого пикового детектора 6, U₃ - к входу управления переключателя-мультиплексора 7, U₄ - к входу управления устройства сравнения со следящим пороговым уровнем срабатывания 13, U₅ - к входу управления второго сравнивающего устройства 10 с заданным в соответствии с определенным максимальным током пороговым уровнем его срабатывания.

U₆ - к установочному входу триггера печальной установки 12, U₇ - к второму входу управления триггера начальной установки 12, а входы схемы управления 17 подсоединены; U_p - к межэлектродному зазору электрохимической ячейки станка 3, U_синхр - к цепи синхронизации с командами включения технологического тока преобразователем источника питания 1.

Устройство работает следующим образом. В процессе импульсноциклической электрохимической обработки, после первого ощупывания заготовки электродом-инструментом и отвода его на заданной межэлектродный зазор схема управления 17, синхронизируемая командами на включение технологического тока с источником питания 1, по выходу U₆ снимает запрет в виде нулевого уровня с установочного входа с ячейкой ИЛИ триггера 12 для переключения его по выходу U₇ одиночным импульсом в начальное состояние, которое обеспечивает включение источника питания за счет снятия блокировки на его включение подачей сигнала нулевого уровня с первого выхода триггера 12 на устройство 16. С этого момента технологическое напряжение поступает на электрохимического ячейку станка 3, а с датчика тока 2 контролируемый импульсный сигнал поступает на ... (далее по тексту) избирательный усилитель 4, с выхода которого сигнал U_{конт.имп.} приходит на вход первого пикового детектора 5. Одновременно на вход управления пикового детектора 5 с выхода U₁ схемы управления 17 поступает сигнал единичного уровня на разрешение выборки и преобразования сигнала в постоянный уровень U_{конт.тек.} равный пиковому значению U_{конт.имп.}. С выхода пикового детектора 5 текущий уровень контролируемого сигнала U_{конт.тек.} поступает на вход второго пикового детектора 6. С выхода U₂ схемы управления 17 на вход управления пикового детектора 6 поступает синхронизированный с импульсами технологического напряжения U_р сигнал единичного уровня на разрешение выборки и вторичного преобразования в паузах, определяемых скважностью последовательности импульсов технологического напряжения. Кроме того, с выхода пикового детектора 5 текущий уровень контролируемого сигнала U_{конт.тек.} поступает также на первые входы обоих сравнивающих устройств 13 и 10. С выхода пикового детектора 6, преобразованный сигнал поступает на буферный масштабный усилитель 9 и с его выхода - на контрольный измерительный прибор 15 и одновременно сигнал с детектора 6 поступает на буферный масштабный усилитель 8, с выхода которого опорный сигнал U_{опор.тек.} поступает на второй вход сравнивающего устройства 13, определяя следящий пороговый уровень его срабатывания, а с выхода U₄ схемы управления 17 на вход управления сравнивающего устройства 13 поступает задержкой t_зад. для первого цикла обработки синхронизированный с импульсами технологического напряжения разрешающий сигнал единичного уровня, регламентирующий избирательность его контроля за уровнем контролируемого сигнала (см. фиг. 2). На второй вход сравнивающего устройства 10 опорный сигнал U_{опор.зад.}, определяющий максимально заданный порог его срабатывания, поступает с задатчика 11, а с выхода U₅ схемы управления 17 на вход управления сравнивающего устройства 10 поступает синхронизированный с импульсами технологического напряжения разрешающий сигнал единичного уровня, определяющий как и в первом случае избирательность контроля сравнивающего устройства 10 за уровнем контролируемого сигнала. Задержка с разрешением на контроль сравнивающему устройству 13 в первом цикле обработки позволяет сформировать опорный текущий сигнал U_{опор.тек.} на втором его входе на уровне, определяющем начальный пороговый уровень срабатывания устройства защиты от коротких замыканий. Оптимальная чувствительность устройства защиты, с учетом обеспечения необходимой помехозащищенности, определяется путем подстройки уровня выходного сигнала масштабного усилителя 8 и соответственно необходимого отношения U_{опор.тек.}/U_{конт.тек.}, которое регулируется в пределах 1,05-1,3. С выхода U₃ схемы управления 17 на вход управления переключателя-мультиплексора 7, синхронно с командами на включение технологического тока, поступает сигнал на замыкание обоих его ключей, и подключения, тем самым, обоих входов переключателя к общему проводу источника питания. В этом случае второй пиковый детектор 6 переходит в режим слежения, так как замыкается разрядная цепь запоминающего конденсатора, а контрольный прибор 15 осуществляет цикл измерения выходного сигнала с буферного масштабного усилителя 9.

По окончании каждого цикла обработки прерывается и цикл измерения выходного сигнала, а пиковый детектор 6 переходит в режим хранения уровня аналогичного сигнала, поддерживая через буферный масштабный усилитель 8 уровень U_{опор.тек.} на входе следящего сравнивающего устройства 13 при отключении технологического тока. При аномальном возрастании пикового уровня импульсов технологического тока в случае короткого замыкания и соответственного увеличения уровня сигнала U_{имп.конт.} контролируемого сравнивающими устройствами 13 и 10, переключается по установочному входу с ячейкой ИЛИ триггер 12, с первого выхода которого сигнал единичного уровня поступает на устройство блокировки 16 схемы импульсно-фазового управления преобразователя источника питания 1, а с второго выхода триггера 12 противофазно сигнал нулевого уровня поступает на устройство экстренного отключения 14 силового трансформатора источника питания 1 от сети.

Таким образом, с учетом инерционности процесса электрохимической обработки, принцип действия предлагаемого устройства основан на избирательной регистрации постепенно нарастающего значения пикового уровня импульсов контролируемого сигнала в циклах обработки и непрерывном сравнении регистрируемого в интервалах между импульсами уровня сигнала с его последующим пиковым значением.

Повышение надежности происходит за счет избирательности регистрации уровня контролируемого сигнала и избирательности контроля за его текущим значением в сравнении с регистрируемым, а также дублирования работы следящего канала защиты каналом максимально-токовой защиты. Расширение функциональных возможностей происходит за счет введения измерения регистрируемого пикового значения импульсов технологического тока.