HU200846B

HU200846B - Scanner for technological laser apparatuses

Info

Publication number: HU200846B
Application number: HU865565A
Authority: HU
Inventors: Vladimir Iliich Babitskijj; Mikhail Evgenevich Gerc; Jurijj Arkadevich Ivanov; Nikolajj Sergeevich Makarov; Vladimir Sergeevich Majorov; Aleksandr Nikola Tresviatskijj
Original assignee: Inst Mash Im A A Blagonravova; Nits T Lazeram Ak
Priority date: 1985-11-04
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1990-08-28
Also published as: EP0249642A4; WO1987002786A1; CS797286A1; EP0249642A1; US4795878A; SU1430931A1; BG49342A1; JPS63501321A; HUT46453A

Description

A találmány tárgya scanner technológiai lézerberendezésekhez.

A gépipar mai fejlettségi szintje egyre nagyobb követelményeket támaszt a gépalkatrészek kopásállóságával és élettartamával szemben. Jelenleg az alkatrészek megerősítésére és kopásállóságuk növelésére az egyik legreményteljesebb módszer a felület lézeres hőkezelése. Az erre a célra a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott letapogató rendszerek, főként lézersugár-vezérlő berendezésként műkődnek, amelyek a lézerkezelés minőségét és termelékenységét biztosítják.

A 8.509.169. sz. FR szabadalmi bejelentésből ismert olyan scanner technológiai lézerberendezésekhez, amely házban eltolhatóan elhelyezett letapogató elemet, egy a házzal mechanikailag összeköttetésben álló, a letapogató elem mechanikus rezgését kiváltó eszközt, és legalább két ütőpárt tartalmaz. Minden ütőpár két elemből áll, amelyek közül az egyik a letapogató elemre, a másik pedig a házra van rögzítve, olyan módon, hogy a letapogató elem állítása során együtt tudjanak működni.

Ennél a scannernél a mechanikai rezgéseket kiváltó eszköz és a letapogató elem paramétereinek ingadozása a scanner üzemét befolyásolja, amely befolyás csökkentése érdekében a berendezést csökkentett letapogatási sebességgel működtetik. A sebesség növelésekor a berendezés ütemes üzeme ütem nélküli üzemre átválthat, ekkor a berendezés kis letapogatási sebességgel és amplitúdóval működik, ez pedig a scanner-szerkezet meghibásodásához vezethet.

Ezenkívül ennél a scannernél a letapogatási sebesség szándékos csökkentése az ütők elemeinek ütközési sebességének csökkenéséhez vezet, ez pedig eltérést okoz a letapogatási törvény szerinti optimális (fűrészfog-alakú görbe) letapogatástól, és megint csak a letapogatási pontosság csökkenését okozza.

A találmány feladata technológiai lézerberendezésekhez olyan scanner létrehozása, amely olyan kiegészítő egységekkel van ellátva, amelyek lehetővé teszik, hogy az ütőpárok elemeinek ütközési sebessége növekedjék anélkül, hogy megnövelnénk a letapogató elem mechanikai rezgéseit kiváltó eszköz teljesítményét, valamint hogy növekedjék a letapogatási pontosság.

A feladat megoldására technológiai lézerberendezésekhez olyan scannert hoztunk létre, amely házban eltolhatóan elhelyezett letapogató elemet, a házzal mechanikailag összeköttetésben álló, a letapogató elem mechanikai rezgéseit kiváltó eszközt és legalább két ütőpárt tartalmaz, ahol minden ütőpár két elemből áll, amelyek közül az egyik elem a letapogató elemre, a másik elem pedig a házra van rögzítve. A találmány szerint a scanner a letapogató elem mechanikai rezgéseit érzékelő mérőátalakítóval van ellátva, ahol a mérőátalakítóra fázistoló egység bemenete van csatlakoztatva, a fázistoló egység kimenetére telítő egység bemenete van kötve, a telítő egység teljesítményerősítő bemenetére van csatlakoztatva, a teljesítményerősítő kimenete pedig a letapogató elem mechanikai rezgéseit kiváltó eszközre van kapcsolva.

Célszerű, ha a technológiai lézerberendezések2 ben alkalmazott scanner ezenkívül a fázistoló egységre csatlakozó frekvenciamérőt és egy ezzel összekötött telítési szintszabályozó egységet tartalmaz, ahol a telítő egységnek legalább két vezérlő bemenete van, amelyekre a telítési szintszabályzó egység megfelelő kimenetei csatlakoznak.

Előnyös, ha a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scannernél a telítési szintszabályozó egység osztó egységgel van ellátva, amelynek egyik bemenete a telítési szintszabályozó egység bemenetét képezi, másik bemenetére pedig egyenfeszültség forrás csatlakozik, további invertáló és nem-invertáló egyenfeszültség erősítővel van ellátva, amelyeknek bemenetel az osztó egység kimeneteire vannak kapcsolva. Az erősítők kimenete egyben a telítési szintszabályozó egység megfeleld kimenetét képezi.

Célszerű, ha a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scannert egy olyan periodikus jeleket szolgáltató generátorral is ellátjuk, amelynek kimenete össze van kötve a telítő egység kimenetével és a teljesítményerősítő bemenetével.

Az is célszerű, ha a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scannerben a fázistoló egység fázisfordítót és/vagy korrekciós tagot ésfagy szűrőt tartalmaz, adott sorrendben kombinálva, vagy egyenként.

Célszerű továbbá, ha a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner fázistoló egysége sorba kapcsolt fázisfordítót és korrekciós tagot tartalmaz.

Továbbá előnyös, ha a technológiai berendezésekben alkalmazott scanner fázistoló egysége fázisfordítóval és ezzel sorbakapcsolt szűrővel van ellátva.

Ezenkívül célszerű, ha a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner fázistoló egysége sorbakapcsolt korrekciós tagot és szűrőt tartalmaz.

Előnyös, ha a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner fázistoló egysége fázisfordítót, korrekciós tagot és szűrőt tartalmaz, amelyek egymással sorba vannak kapcsolva.

Ezenkívül célszerű, ha a technológaiai lézerberendezésekben alkalmazott scannerben a fázistoló egységnek további legalább két vezérlő bemenete van, és a scanner továbbá fázistolást szabályozó eszközt tartalmaz, amelynek kimeneteinek számát a fázistoló egység vezérlő bemenetelnek száma határozza meg. Mindegyik kimenet a fázistoló egység megfelelő vezérlő bemenetére csatlakozik.

Célszerű, ha a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scannerben a korrekciós tagnak négy vezérlő bemenete van és valamennyi a fázistolást szabályozó eszköz megfelelő kimenetére csatlakozik.

Ezenkívül az is lehetséges, hogy a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scannerben a szűrőnek négy vezérlő bemenete van, és valamennyi a fázistolást szabályozó eszköz megfelelő kimenetelre csatlakozik.

Előnyös, hogy a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scannerben a fázistolást szabályozó eszköz mikroprocesszor.

A találmány lehetővé teszi, hogy a letapogatást

-2HU 200846 Β magasabb frekvencián végezzük, ami megnöveli a letapogatási sebességet.

Ezenkívül a találmány lehetővé teszi, hogy a letapogatást az optimális (förészfog alakú) letapogatási szabály szerint végezzük, ami a letapogatási pontosságot növeli.

Ezenkívül a jelen találmány azt is lehetővé teszi, hogy stabil önrezgő üzemmód jöjjön létre, ami növeli a zavarbiztosságot, ezzel kizárja a letapogatási folyamat alatti zavar lehetőségét, így megnöveli a scanner üzembiztonságát.

A találmány lehetővé teszi a scanner automatikus beállítását az optimális letapogatási üzemre.

Az alábbiakban a találmányt konkrét kiviteli példákon mutatjuk be a mellékelt rajz segítségével. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti, technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner funkcionális vázlatát, a 2. ábra az 1. ábra szerinti, technológiai lézerberendezésekben alkalmazott, fázistolást szabályozó eszközzel ellátott scanner funkcionális ábráját, a 3. ábra a 2. ábrán látható, a találmány szerinti, technológiai lézerberendezésekben alkalmazott frekvenciamérővel kiegészített scanner funkcionális ábráját, a 4. ábra a 2. ábrán látható, a találmány szerinti, technológiai lézerberendezésekben alkalmazott periodikus jeleket szolgáltató generátorral ellátott scanner funkcionális ábráját, az 5. ábra a fázisfordító funkcionális vázlatát, a 6. ábra a korrekciós tag funkcionális vázlatát, a 7. ábm a szűrő funkcionális vázlatát, a & ábm fázisfordítóval és korrekciós taggal ellátott fázistoló egység funkcionális fázlatát, a 9. ábm fázisfordítóval és szűrővel ellátott fázistoló egység funkcionális vázlatát, a 10. ábm korrekciós taggal és szűrővel ellátott fázistoló egység funkcionális vázlatát, a 11. ábm fázisfordítóval, korrekciós taggal és szűrővel ellátott fázistoló egység funkcionális vázlatát, a 12. ábm az 5. ábrán látható, vezérlő bemenetekkel ellátott fázisfordító funkcionális vázlatát, a 13. ábm a 6. ábrán látható, vezérlő bemenetekkel ellátott korrekciós tag funkcionális vázlatát, a 14. ábm a 7. ábrán látható, vezérlő bemenetekkel ellátott szűrő funkcionális vázlatát, a 15. ábra a 8. ábrán látható, vezérlő bemenetekkel ellátott fázistoló egység funkcionális vázlatát, a 16. ábm a 9. ábrán látható vezérlő bemenetekkel ellátott fázistoló egység funkcionális vázlatát, a 17. ábm a 10. ábrán látható, vezérlőbemcnetekkel ellátott fázistoló egység funkcionális vázlatát, a 18. ábm a 11. ábrán látható, vezérlő bemenetekkel ellátott fázistoló egység funkcionális vázlatát, a 19. ábm a 3. ábra szerinti telítési szintszabályozó egység funkcionális vázlatát, a 20. ábm a telítő egység elvi kapcsolási rajzát, a 21. ábm a telítő egység kimeneti feszültségének függését a bemeneti feszültségtől, míg a 22. ábm a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner amplitúdó-frekvencia görbéjét mutatja be.

Példaként ismertetünk egy technológiai berendezésekben alkalmazott, elektromechanikus rezgéskeltővel ellátott scannert.

A technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner 1 házzal (1. ábra) van ellátva, amelyben 3 tengelyen 2 rezgőkar eltolhatóan van elhelyezve. A 2 rezgőkar tükörként kiképzett 4 letapogató elemet hordoz. A 2 rezgőkar 3 tengelyére szimmetrikusan azonos 5 ütőpárok vannak elhelyezve. Minden 5 ütőpár első 6 elemmel és második 8 elemmel van kiképezve, ahol az első 6 elem 2 tezgSkai megfelelő oldalán 7 homlokfelülete közvetlen közelében van elhelyezve, míg a második 8 elem az 1 házban van oly módon elrendezve, hogy a 4 letapogató elem állításakor az első 6 elemmel együtt tudjon működni, és 9 csavarral szabályozható legyen. A scanner 10 geometriai tengelyére szimmetrikusan a 2 rezgőkar alatt 11 rugókként kialakított rugalmas elemek helyezkednek el, amelyek összekötik a 2 rezgőkart az 1 házzal. A 2 rezgőkar alatt az 1 házban egy a 4 letapogató elem mechaqikus rezgéseit kiváltó 12 eszköz van elhelyezve, amely 15,16 tekercsekkel ellátott két azonos 13,14 elektromágnest tartalmaz. A 15 tekercsre 17 vezérlő dióda katódjával, míg a 16 tekercsre 18 vezérlő dióda az anódjával kapcsolódik. A 2 rezgőkar alatt mérőátalakító, például általánosan ismert, elmozdulásérzékelő fotoelektromos 19 adó van elhelyezve. A19 adó 20 kimenetére 21 fázistoló egység 22 bemenete van kapcsolva, a 21 fázistoló egység 23 kimenete 24 telítő egység 25 bemenetére csatlakozik. (W. A. Beszerkerszkij, Ε. P. Popov „Automatikus szabályozási rendszerek elmélete, 1972. Moszkva, „Nauka kiadó, 548. old.) A 24 telítő egység 26 kimenetére 27 teljesítményerősítő csatlakozik, amelynek 28 kimenetére van kötve a 17 vezérlő dióda anódja és a 18 vezérlő dióda katódja.

A maximális rezgési frekvenciájú üzemmód beállításához a scanner rendelkezik egy fázistolást szabályozó eszközzel, amely egy általánosan ismert 29 mikroprocesszor (2. ábra). A 29 mikroprocesszor 30 és 31 kimenete a 21 fázistoló egység vezérlő 32 és 33 bemenetére van kötve.

Egy másik kiviteli példa szerint a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner tartalmaz még 34 frekvenciamérőt (3. ábra) és 36 telítési szintszabályzó egységet. A 34 frekvenciamérő 35 bemenete a 21 fázistoló egység 23 kimenetére, a 36 telítési szintszabályozó egység 37 bemenete pedig a 24 frekvenciamérőre van kötve. A 36 telítési szintszabályozó egység 38,39 kimenete össze van kötve a 24 telítő egység megfelelő 40,41 bemenetével

Egy további kiviteli példa szerint a technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner periódikus jeleket szolgáltató 42 generátort is tartalmaz (4. ábra), amelynek 43 kimenete össze van kapcsolva a 24 telítő egység 26 kimenetével 44 csatlakozási ponton keresztül és csatlakozik a 27 teljesítményerősítőre.

A 21 fázistoló egység egyik kiviteli alakja 45 fázisfordítóként (5. ábra) van kialakítva, amely 46 kivonó egységgel rendelkezik. A 46 kivonó egység 47 bemenetére 48 differenciáló tag csatlakozik. A 46 kivonó egység, ill. a 48 differenciáló tag 49, ill. 50 bemenetel 51 csatlakozási pontban össze vannak

-3HU 200846 Β kapcsolva és egyben a 45 fázisfordító bemenetét és a 21 fázistoló egység 22 bemenetét (1. ábra) képezik. A 46 kivonó egység kimenetére (5. ábra) 52 elsőrendű aperiódikus tag csatlakozik 53 bemenetével. Az 52 elsőrendű aperiódikus tag kimenete a 45 fázisfordító kimenetét a 21 fázistoló egység 23 kimenetét (1. ábra) képezi.

A 21 fázistoló egység másik kiviteli változata 54 korrekciós taggal van kialakítva (6. ábra), amely két 55,56 összeadó egységet tartalmaz, amelynek 57,58 bemenetelre 59, 60 differenciáló tagok csatlakoznak. Az 55 összeadó egység 61 bemenete és az 59 differenciáló tag 62 bemenete össze van kötve és az 54 korrekciós tag bemenetét és a 21 fázistoló egység 22 bemenetét képezik (1. ábra). Az 56 összeadó egység 63 bemenete és a 60 differenciáló tag 64 bemenete össze van kötve és az 55 összeadó egységre csatlakozik. Az 56 összeadó egységre csatlakozik 66 elsőrendű aperiódikus tag 65 bemenete. Ezen 66 elsőrendű aperiódikus tag kimenete másik 68 elsőrendű aperiódikus tag 67 bemenetére van kötve. A 68 elsőrendű aperiódikus tag kimenete az 54 korrekciós tag kimenetét és a 21 fázistoló egység 23 kimenetét (1., 2. ábra) képezi.

A 21 fázistoló egység egy további kivitelezési változata szerint olyan 69 szűrőt alkalmazunk (7. ábra), amely sorba kapcsolt 70,71 differenciáló tagokat tartalmaz. A 71 differenciáló tag kimenete össze van kötve 72 összeadó egység 73 bemenetével, a 70 differenciáló tag, ill. a 72 összeadó egység 74, ill. 75 bemenetel 76 csatlakozási pontban össze vannak kötve, és a 69 szűrőnek a bemenetét, és egyben a 21 fázistoló egység 22 bemenetét képezik (1. ábra). A 72 összeadó egységre csatlakozik 78 elsőrendű aperiódikus tag TI bemenete. A 78 elsőrendű aperiódikus tag kimenete másik 80 elsőrendű aperiódikus tag 79 bemenetére van kötve. A 80 elsőrendű aperiódikus tag kimenete a 69 szűrő kimenetét és a 21 fázistoló egység 23 kimenetét képezi (1. ábra).

Egy további kiviteli példa szerin a 21 fázistoló egység sorba kapcsolt 45 fázisfordítót (8. ábra) és 54 korrekciós tagot (8. ábra) tartalmaz. A 45 fázisfordító bemenete a 21 fázistoló egység (1. ábra) 22 bemenetét, az 54 korrekciós tag kimenete pedig a fázistoló egység (1. ábra) 23 kimenetét képezi.

Előnyös továbbá, ha a 21 fázistoló egység sorba kapcsolt 45 fázisfordítót (9. ábra) és 69 szűrőt tartalmaz. A 45 fázisfordító bemenete a 21 fázistoló egység (1. ábra) 22 bemenetét, a 69 szűrő kimenete pedig a 21 fázistoló egység (1. ábra) 23 kimenetét képezi.

Egy másik kivitelezési változat szerint a 21 fázistoló egység sorba kapcsolt 54 korrekciós tagot (10. ábra) és 69 szűrőt (10. ábra) tartalmaz. Az 54 korrekciós tag bemenete a 21 fázistoló egység (1. ábra) bemenetét, a 69 szűrő kimenete pedig a 21 fázistoló egység (1. ábra) 23 kimenetét képezi.

Egy további kivitelezési változatnak megfelelően a 21 fázistoló egység sorba kapcsolt 45 fázisfordítót (11. ábra), 54 korrekciós tagot és 69 szűrőt tartalmaz. A 45 fázisfordító bemenete a 21 fázistoló egység (1. ábra) 22 bemenetét, a 69 szűrő kimenete a 21 fázistoló egység (1. ábra) 23 kimenetét képezi.

A12. ábra a 21 fázistoló egység (2., 3., 4. ábra) egy kivitelezési változatát mutatja olyan 45 fázisfor4 dító (5. ábra) formájában, amelynél a 48 differenciáló tagnak és az 52 elsőrendű aperiódikus tagnak vezérlő bemenetel vannak, amelyek a 45 fázisfordító 81 és 82 vezérlő bemenetelt (12. ábra) és a 21 fázistoló egység vezérlő 32 és 33 bemenetelt képezik (2., 3., 4. ábra).

A13. ábra a 21 fázistoló egység egy kivitelezési változatát mutatja egy olyan 54 korrekciós tag (6. ábra) formájában, amelynél az 59 és 60 differenci10 áló tagoknak és a 66,68 elsőrendű aperiódikus tagoknak vezérlő bemenete vas. A vezérlő bemenetek az 54 korrekciós tag (13. ábra) 83, 84, 85, 86 vezérlő bemenetelt és ebből következően a 21 egység (nincs ábrázolva) vezérlő bemenetelt képezik.

A14. ábra a 21 fázistoló egység egy kivitelezési változatát mutatja egy olyan¹69 szűrő formájában (7. ábra), amelynél a 70 és 71 differenciáló tagoknak és a 78 és 80 elsőrendű aperiódikus tagoknak vezérlő bemenetel vannak. A vezérlő bemenetek a 69 szűrő (14. ábra) 87,88,89,90 vezérlő bemenetelt és ebből következően a 21 fázistoló egység (nincs ábrázolva) vezérlő bemenetelt képezik.

A15. ábra a 21 fázistoló egység egy olyan kivitelezési változatát mutatja, amely hasonló a 8. ábrán látható megoldáshoz azzal a különbséggel, hogy a 21 fázistoló egységnek vezérlő bemenetel vannak, amelyeket a 45 fázisfordító 81 és 82 vezérlő bemenetel és az 54 korrekciós tag 83,84,85,86 vezérlő bemenetel alkotnak.

A16. ábra a 21 fázistoló egység egy olyan kivitelezési változatát mutatja, amely hasonló a 9. ábrán látható megoldáshoz azzal a különbséggel, hogy a 21 fázistoló egységnek vezérlő bemenetel vannak, amelyeket a 45 fázisfordító 81 és 82 vezérlő beme35 netei és a 69 szűrő 87,88,89,90 vezérlő bemenetel alkotnak.

A17. ábra a 21 fázistoló egység egy olyan kivitelezési változatát mutatja, amely hasonló a 10. ábrán látható megoldáshoz azzal a különbséggel, hogy a

21 fázistoló egységnek vezérlő bemenetel vannak, amelyeket az 54 korrekciós tag83,84,85,86vezérlő bemenetel és a 69 szűrő 87,88,89,90 vezérlő bemenetel alkotnak.

A18. ábra a 21 fázistoló egység egy olyan kivite45 lezési változatát mutatja, amely hasonló a 11. ábrán látható megoldáshoz azzal az eltéréssel, hogy a 21 fázistoló egységnek vezérlő bemenetel vannak, amelyeket a 45 fázisfordító 81,82 vezérlő bemenetel, az 54 korrekciós tag 83,84,85,86 vezérlő beme50 netei és a 69 szűrő 87,88,89,90 vezérlő bemenetel alkotnak.

A 36 telítési szintszabályzó egység (19. ábra) 91 osztó egységgel van ellátva, amelynek egyik bemenete a 36 telítési szintszabályzó egység 37 bemene55 tét képezi, másik 92 bemenetére pedig 93 egyenfeszűltségforrás csatlakozik. A 91 osztó egység kimenetére vannak kötve invertáló 96 erősítő és neminvertáló 97 erősítő 94 és 95 bemenetel. A 96 és 97 erősítő kimenetei alkotják a 36 telítési szintszabály60 zó egység 38 és 39 kimeneteit.

Az ismert 24 telítő egység (3. ábra) (VA. Beszerszkij, Ε. P. Popov „Automatikus szabályozási rendszerek elmélete, 1972. Moszkva, „Nauka kiadó, 196. old.) 98 ellenállással (20. ábra) van ellátva, amelynek egyik kivezetése a 24 telítő egység beme-4HU 200846 Β nete, másik kivezetése pedig össze van kötve 99 dióda katódjával, 100 dióda anódjával, 101 ellenállás egyik kivezetésével és műveleti 103 erősítő invertáló 102 bemenetével a 104 csatlakozási ponton kérésztől A103 erősítő másik bemenete le van földelve. A101 ellenállás másik kivezetése, a 103 erősítő 105 kimenete és változtatható 106,107 ikerellenállások egyik kivezetése 108 csatlakozási pontban van összekötve és a 24 telítő egység 26 kimenetét képezi. A106,107 ikerellenállások másik kivezetése alkotja a 24 telítő egység vezérlő 40, iQ. 41 bemenetelt (3. ábra). A106 ill. 107 ikerellenállások 109, ül. 110 áramleszcdői a 100 dióda katódjára, ill. a 99 dióda anódjára vannak kötve.

Az 1., 21. és 22. ábrán látható, lézerberendezésekben alkalmazott scannek a következőképpen működik.

A technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner úgy működik, hogy periódikusan eltéríti egy technológiai teljesítménylézer sugárnyalábját a 4 letapogató elemen keresztül. Az eltérített sugárnyalábot a kezelendő munkadarabra irányítjuk.

A letapogató elem szögbeállítását veszi a fotoelektromos 19 adó, amely a 4 letapogató elem elfordulási szögét azzal arányos elektromos jellé alakítja át. A19 adó 20 kimenetéről a jel a 21 fázistoló egység 22 bemenetére kerül. A 21 fázistoló egység elvégzi a jel adott fázisváltoztatását és 23 kimenetéről közvetíti a jelet a 24 telítő egység 25 bemenetére.

Amennyiben a 24 telítő egység 25 bemenetén (1. ábra) lévő U feszültség kis amplitúdóértékű, azaz Ui (21. ábra), ami a mechanikai rezgések berezgési folymnatára jellemző a 24 telítő egység 26 kimenetén levő feszültség a k-szoroeára növekszik, ahol k = tga és α a 21. ábrán látható U(u) görbe meredeksége.

Az U feszültség nagyobb amplitúdóértékeinél, azaz UUi az U feszültség amplitúdójának értéke változatlan marad és egyenlő az Ui telítési szinttel (a 21. ábrán látható). Ekkor a 24 telítő egység 26 kimenetén U = Ui vagy U =-Ui.

A 24 telítő egység 26 kimenetéről a jel tovább kerül a 27 teljesítményerősítőre. A felerősített teljesítményű jel a 28 kimenetről a mechanikus rezgések keltését végző 12 eszköz 13 és 14 elektromágneseire kerül és mozgásba hozza a 2 rezgőkart a 4 letapogató elemmel. így a scannerben önrezgés jön létre és beáll a scanner 4 letapogató elemének optimális letapogatási üzeme. Ekkor a szögrezgések fi frekvenciával, ai amplitúdóval jellemezhetők, ami megfelel a scanner amplitúdó-frekvencia függvénye 111 pontjának (lásd 22. ábra). Ebben az üzemi állapotban a scanner különböző paramétereinek, mint pl. a 13,14 elektromágneses tápfeszültségének ingadozása nem vezet az optimális üzemmódból aá(fi) amplitúdójú harmonikus üzemmódba való átbillenéséhez, ami a 112 pontnak felel meg (lásd 22. ábra).

A scannemek más letapogatást frekvenciára való átállításánál az optimális letapogató üzemmód újbóli beállításakor szükségessé válhat a fázistolási érték megváltoztatása. Ehhez a 29 mikroprocesszor 30 és 31 kimeneteiről kibocsátott jelek (2. ábra) a 21 fázistoló egység vezérlő 32 és 33 bemenetelre kerülnek, amely jelek a 21 fázistoló egységben a jel fázistolását megfelelő értékkel megváltoztatják.

A 3., 19., 20,21. és 22. ábra szerinti, lézerberendezésekben alkalmazott scanner a következőképpen működik.

A scanner lényegében a fent leírtakhoz hasonlóan működik, de ahhoz, hogy stabil letapogatási sebességet kapjunk, célszerű stabilizálni a letapogatási frekvenciát. Ehhez a 21 fázistoló egység 23 kimenetéről vett jelet egyidejűleg a 34 frekvenciamérő 35 bemenetére vezetjük és olyan jellé alakítjuk át, amelynek frekvenciája arányos a 4 letapogató elem rezgési frekvenciájával, majd ezen jelet a 36 telítési szintszabályozó egység vezérlőjeleket képez, amelyeket a 38 és 39 kimenetéről a 24 telítő egység vezérlő 40,41 bemenetelre vezetünk. A 24 telítő egységben egy pozitív Ui telítési szint és egy negatív -Ui telítési szint alakul ki.

Az Ui és -Ui telítési szintek előállítása a következőképpen történik.

A 24 telítő egység 25 bemenetére (20. ábra) érkező jel a 98 ellenálláson keresztül a műveleti 103 erősítő invertáló 102 bemenetére kerül. A103 erősítőnek ugyanerre az invertáló 102 bemenetére vezetünk vissza a 101 ellenálláson keresztül a 103 erősítő saját 105 kimenetéről származó negatív visszacsatoló feszültséget. Amennyiben a 25 bemeneten lévő U feszültség U Ui (21. ábra), a vezérlő 40 bemenetről a 106,107 ikerellenállásokon keresztül a vezérlő 41 bemenetig folyó áram olyan potenciált hoz létre a 109,110 áramleszedőkön, amelynek hatására a 100, ill. 99 dióda zár. Ugyanakkor a 98,101 ellenállások értékei határozzák meg a 24 telítő egység erősítési tényezőjét és az U feszültség a 26 kimeneten.

Amennyiben a 24 telítő egység 25 bemenetén levő U feszültség UUi, azaz a 24 telítő egység telített üzemmódban működik, a 99,100 diódák kinyitnak és további visszacsatolásokat képeznek a 103 erősítőn, ez pedig olyan mértékben csökkenti a 24 telítő egység erősítési tényezőjét, hogy a 26 kimenetén a pozitív és negatív feszültségszintek egyenlők maradnak Ui telítési szinttel és -Ui telítési szinttel (21. ábra).

Az Ui és -Ui telítési szintek vezérlése a következőképpen történik.

A34 frekvenciamérő jelét a 91 osztó egység egyik bemenetére vezetjük, a másik 92 bemenetére a 93 egyenfeszültség forrás jele kerül. A 91 osztó egység ezeket a jeleket egy olyan jellé alakítja át, amelynek értéke egyenlő a 92 bemenetén levő feszültségnek és a 91 osztó egység bemenetre a 34 frekvenciamérőről érkező feszültségnek a hányadosával. A kapott jel a 91 osztó egységről az invertáló 96 erősítő és a neminvertáló 97 erősítő 94 és 95 bemenetelre kerül. Itt megváltozik az értéke és a 96 erősítőbe az előjele is. A 96 és 97 erősítők kimeneteiről a jel a 24 telítő egység vezérlő 40 és 41 bemenetelre kerül. A scanner paramétereinek ingadozása és a letapogatási frekvencia változása esetén változnak a potenciálok a 109,110 áramleszedőkön és változik az Ui, -Ui telítési szint. A frekvenciának Í3, fi értékre történő változása esetén (22. ábra), ami a 113 és 114 pontnak felel meg, az Ui, -Ui telítési szintek rendre U2, -U2 és U3 és -U3 értékűre változnak. Ennek megfelelően változik a letapogatási frekvencia,

-5HU 200846 Β amely közel egyenlő lesz a névleges fi frekvenciával.

A névleges letapogatási sebességet a rezgések megfelelő frekvenciájával és amplitúdójával együtt a scanner beállításakor a 106,107 ikerellenállások 109,110 áramleszedőjének megfelelő helyzetbe állítása biztosítja.

A 4., 22. ábra szerinti, technológaiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner a következőképpen működik.

A scanner működése lényegében hasonló az 1. ábrán látható scanneréhez azzal az eltéréssel, hogy a 24 telítő egység 26 kimenetéről jövő jelet összegezzük a periódikus jeleket szolgáltató 42 generátor 43 kimenetén megjelenő, a névleges letapogatási frekvenciával változtatható jellel. Itt a 4 letapogató elem rezgései a 42 generátor által meghatározott frekvenciával mennek végbe, tehát a harmónikus rezgéshez közeli, a rezonancia-frekvenciának a kényszerítő harmónikus behatás frekvenciájával szinkronozott rezgés jelenségét valósítjuk meg. Az ismert jelenségtől ez annyiban tér el, hogy a fűrészfog alakú karakterisztika szerinti mozgás fi frekvenciája (22. ábra) többszörösen nagyobb, mint a 2 rezgőkarból, a 4 letapogató elemből és a 11 rugókból álló önrezgő rendszer fs saját frekvenciája.

Az 1., 2., 3., 4. ábra szerinti technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scannerekben nagy névleges fázistolás esetén a 19 adó jele a 45 fázisfordító 48 differenciáló tagjának, illetve 46 kivonó egységének 50 és 49 bemenetelre kerül (5. ábra). A 48 differenciáló tag differenciálja a jelet megváltoztatja az értékét a W(p) = Tp átviteli függvény szerint, ahol p - d/dt, a differenciális operátor és T a 48 differenciáló tag időállandója. A 48 differenciáló tagról a jelet a 46 kivonó egység 47 bemenetére vezetjük, ahol ezen jelet a 49 bemeneten keresztül érkezett jelből kivonjuk, és az eredmény a 46 kivonó egység kimenetéről az52 elsőrendű aperiódikus tag 53 bemenetére kerül. Az utóbbi átviteli karakterisztikája W(p)= Ki(l+Tip), ahol Ki állandó, Ti az 52 elsőrendű aperiódikus tag időállandója, és T-vel egyenlőre állítjuk be, tehát Ti = T. Az 52 elsőrendű aperiódikus tag megváltoztatja a jel értékét és fázisát, és a 24 telítő egység 25 bemenetére adja.

A scanner újbóli beállításakor, mint azt már korábban a fázistolás szabályozásához leírtuk, a 29 mikroprocesszor 30,31 kimeneteiről (2., 3., 4. ábra) származó jelek a 45 fázisfordító 81,83 vezérlő bemenetelre kerülnek (12. ábra), azaz a 48 differenciáló tag és az 52 elsőrendű aperiódikus tag vezérlő bemenetelre, és megváltoztatják az utóbbiak időállandóságát, igya fázistolás a szükséges értékkel változik meg.

Ha kisértékű a névleges fázistolás, és ha a különböző letapogatási frekvenciákon szükséges a 13,14 elektromágnes, a 19 adó, a 24 telítő egység és a 27 teljesítményerősítő fázistolásának korrekciója, akkor az 1., 2., 3., 4. ábrákon látható scannereknél a jel a 19 adóról az 54 korrekciós tag 59 differenciáló tagjának, ill. 55 összeadó egységének 62, ill. 61 bemenetelre kerül (6. ábra). Az 59 differenciáló taggal történő differenciálás után a jel az 55 összeadó egység 57 bemenetére kerül, ahol összegződik a 61 bemenetről érkező jellel, és az eredmény a 60 differenciáló tag, ill. 56 összeadó egység 64, ill. 63 be6 meneteire kerül. A 60 differenciáló taggal való differenciálás után a jel az 56 összeadó egység 58 bemenetére jut, itt összegződik a 63 bemenetről bekerült jellel és utána az eredményként keletkezettjei amplitúdóját és fázisát a 66 és 68 elsőrendű aperiódikus tagról a jel a 24 telítő egység 25 bemenetére kerül. Az 59,60 differenciáló tag és a 66,68 elsőrendű aperiódikus tag időállandóját különböző értékűre választjuk, mig átviteli karakterisztikájuk hasonló a korábban említetthez.

A scanner újbóli beállításánál, mint azt már korábban a fázistolás szabályozásához leírtuk, a 29 mikroprocesszor (nincs jelölve) megfelelő kimeneteiről származó jelek az 54 korrekciós tag 83,84,85, 86 vezérlő bemenetelre kerülnek (13. ábra), azaz mindenkor a 66,68 elsőrendű aperiódikus tagok és az 59,60 differenciáló tagok vezérlő bemenetelre, és megváltoztatják az utóbbiak időállandóit, aminek következtében a fázistolás kívánt értékkel való megváltozása végbemegy.

Ha kisértékű a névleges fázistolás, és ha az 1., 2.,

3., 4. ábrán látható, technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scannereknél ki kell zárni egyes nemkívánt frekvenciatartományokat, akkor a 19 adójelét a 69 szűrő (7. ábra) 70 differenciáló tagjának és 72 összeadó egységének 74 és 75 bemenetére adjuk. A 70 és 71 differenciáló tagok egymás után kétszer differenciálják a jelet és a 72 összeadó egység 73 bemenetére adják tovább. A 72 összeadó egységben a jel összegződik a 75 bemenetről bekerülő jellel, és az összegzett jel a 78 elsőrendű aperiódikus tag 77 bemenetére kerül. Ezután a 78 és 80 elsőrendű aperiódikus tag egymás után megváltoztatja a jel fázisát és amplitúdóját, majd a 80 elsőrendű aperiódikus tagról a 24 telítő egység 25 bemenetére kerül. A 70 és 71 differenciáló tag időállandóját egyenlőre választjuk, és 78 és 80 elsőrendű aperiódikus tag időállandóját ettől különbözőre.

A scanner újbóli beállítása esetén, mint azt már korábban a fázistolás szabályozásához leírtuk, a 29 mikroprocesszor megfeleld kimeneteiről (nincs ábrázolva) szánnazó jel a 69 szűrő 87,88,89,90 vezérlő bemenetelre kerül (14. ábra), azaz a 70,71 differenciáló tag és a 78,80 elsőrendű aperiódikus tag mindenkori vezérlő bemenetelre és megváltoztatja azok időállandóságait, aminek következtében a fázistolás szükséges értékkel való megváltoztatása történik.

Az alábbiakban áttekintjük az 1., 2., 3., 4. ábrákon látható, technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner működését a 21 fázistoló egység különböző kialakítási változatainál és a 45 fázisfordító 5. és 12. ábra), az 54 korrekciós tag (6. és 13. ábra) és a 69 szűrő (7. és 14. ábra) alkalmazási feltételeinek különböző kombinációinál.

A jelet a 22 bemeneten keresztül (8. ábra) sorban a 21 fázistoló egység 45 fázisfordítójába és 54 korrekciós tagjába vezetjük. Ezen egységek elvégzik a jel fázistolását úgy, hogy közben kielégítik a 45 fárisfordító (5., 12. ábra) és az 54 korrekciós tag (6. és 13. ábra) funkciójának leírásában megadott feltételeket. A szabályozás a 81,82,83,84,85 és 86 vezérlő bemeneteken keresztül történik (15. ábra), amelyekre a 29 mikroprocesszor (nincs ábrázolva) megfelelő kimeneteinek jelei kerülnek.

-6HU 200846 Β

A jel a 22 bemeneten keresztül (9. ábra) sorban a 21 fázistoló egység 45 fázisfordítójára és 69 szűrőjére kerül. Ezek elvégzik a jel fázistolását úgy, hogy közben kielégítik a 45 fázisfordító (5., 12. ábra) és a 69 szűrő (7., 14. ábra) funkciójának leírásában megadott feltételeket. A szabályozás a 81, 82, 87,

88,89.90 vezérlő bemeneteken (16. ábra) keresztül történik, amelyekre a 29 mikroprocesszor (nincs ábrázolva) megfelelő kimenetelnek jelét vezetjük.

A jel a 22 bemenetről (10. ábra) egymás után a 21 fázistoló egység 54 korrekciós tagjára és a 69 szűrőjére kerül. Itt megy végbe a jel fázistolása úgy, hogy közben kielégítjük azokat a feltételeket, amelyeket az 54 korrekciós tag (6., 13. ábra) és a 69 szűrő (7., 14. ábra) funkciójának leírásakor megadtunk. A szabályozás a 83,84,85,86,87,88,89,90 vezérlő bemeneteken (17. ábra) keresztül történik, amelyekre a 29 mikroprocesszor (nincs ábrázolva) megfelelő kimeneteinek jelét adjuk.

A jel a 22 bemeneten keresztül 11. ábra) egymás után a 21 fázistoló egység 45 fázisfordítójára, 54 korrekciós tagjára és 69 szűrőjére kerül. Ezek elvégzik a jel fázistolását úgy, hogy közben kielégítik azokat a feltételeket, amelyeket a 45 fázisfordító (5., 12. ábra) az 54 korrekciós tag (6., 13. ábra) és a 69 szűrő (7., 14. ábra) funkciójának leírásánál megadtunk. A szabályozás a 81,82,83,84,85,86,97,88, 89, 90 vezérlő bemeneteken keresztül (18. ábra) történik, amelyekre a 29 mikroprocesszor (nincs ábrázolva) megfelelő kimenetelnek jelét adjuk.

A technológiai lézerberendezésekben alkalmazott scanner ismert elektrodinamikus, magnetostrikciós, pneumatikus és hidraulikus rezgéskeltőkben is alkalmazható mechanikus rezgéseket előállító eszközzel is megvalósítható.

A találmány lehetővé teszi, hogy optimális letapogatási üzemmódot valósítsunk meg az energiaráfordítás növelése nélkül.

Ezenkívül a találmány szerinti készülék nem igényel kezelőszemélyzetet, ami lehetővé teszi, hogy automatikusan állítható lézermegmunkáló rendszerekben, kislétszámú kezelőszemélyzettel dolgozó üzemekben alkalmazzuk.

A találmány azt is lehetővé teszi, hogy a letapogatási frekvencia tartományát kibővítsűk a nagy és a kis frekvenciák irányába is, ez pedig javítja a scanner alkalmazási lehetőségeit.

A találmány alkalmazható a gépipar különböző területein, mint pl. a repülőgép-, gépjármű- és szerszámgépiparban kopásálló precíziós alkatrészek és alkatrészcsoportok előállításánál automatikusan edzéshez, hegesztéshez, vágáshoz, fémfelületek hőkezeléséhez.

Ezenkívül a találmány felhasználható a letapogatási elven alapuló méréstechnikában, ezenbelül olyan mérőeszközökben, amelyeket mozgó tárgyakon helyezünk eL

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Scanner technológiai lézerberendezésekhez, amely házban eltolhatóan elhelyezett letapogató elemet, a házzal mechanikailag összeköttetésben álló, a letapogató elem mechanikai rezgéseit kiváltó eszközt és legalább két ütőpárt tartalmaz, ahol min12 den ütőpár két elemből áll, amelyek közül az egyik ' elem a letapogató elemre, a másik elem pedig a házra van rögzítve, azzal jellemezve, hogy a letapogató elem (4) mechanikai rezgéseit érzékelő mérőátalakítóval van ellátva, ahol a mérőátalakítóra fázistoló egység (21) bemenete (22) van csatlakoztatva, a fázistoló egység (21) kimenetére (23) telítő egység (24) bemenete (25) van kötve, a telítő egység (24) teljesítményerősítő (27) bemenetére van csatlakoztatva, a teljesítményerősítő (27) kimenete (28) pedig a letapogató elem (4) mechanikai rezgéseit kiváltó eszközre (12) van kapcsolva.

2. Az 1. igénypont szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a fázistoló egység (21) kimenetére (23) csatlakozó frekvenciamérőt (34) és ezzel összekötött telítési szintszabályzó egységet (36) is tartalmaz, ahol a telítő egységnek (24) legalább két vezérlőbemenete (40,41) van, amelyre a telítési szintszabályzó egység (36) megfelelő kimenetel (38,39) vannak csatlakoztatva.

3. A 2. igénypont szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a telítési szintszabályzó egység (36) osztó egységgel (91) van ellátva, amelynek egyik bemenete a telítési szintszabályzó egység (36) bemenetét (37) képezi, van csatlakoztatva, továbbá invertáló egyenfeszültségű erősítővel (96) és neminvertáló egyenfeszültségű erősítővel (97) van ellátva, amelyeknek bemenetel (94, 95) az osztó egységre (91) vannak kapcsolva, és mindkét erősítő (96,97) kimenete egyben a telítési szintszabályozó egység (36) megfelelő kimenetét (38,39) képezi.

4. Az 1. igénypont szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy egy periódikus jelű generátorral (42) van ellátva, amelynek kimenete (43) össze van kötve a telítő egység (24) kimenetével (26) és a teljesítményerősítő (27) bemenetével.

5 (45) és/vagy korrekciós tagot (54) és/vagy szűrőt (69) tartalmaz, ahol a szűrőnek (69) négy vezérlő bemenete (87,88,89 és 90) van, amelyeknek mindegyike a fázistolást szabályozó eszköz megfelelő kimeneteire csatlakozik.

5. Az 1., 2., 4. igénypontok szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a fázistoló egység (21) egy fázisfordítót (45) és/vagy egy korrekciós tagot (54) és/vagy egy szűrőt (69) tartalmaz, adott sorrendben kombinálva, vagy egyenként.

6. Az 5. igénypont szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a fázistoló egység (21) sorba kapcsolt fázisfordítót (45) és korrekciós tagot (54) tartalmaz.

7. Az 5. igénypont szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a fázistoló egység (21) fázisfordítót (45) és ezzel sorba kapcsolt szűrőt (69) tartalmaz.

8. Az 5. igénypont szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a fázistoló egység (21) korrekciós tagot (54) és ezzel sorba kapcsolt szűrőt (69) tartalmaz.

9. Az 5. igénypont szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a fázistoló (21) sorba kapcsolt fázisfordítót (45), korrekciós tagot (54) és szűrőt (69) tartalmaz.

10. az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a fázistoló egységnek (21) legalább két további vezérlő bemenete (32,33) van, ahol a scanner továbbá fázistolást szabályozó eszközzel van ellátva, amelynek kimeneteinek (30, 31) száma a fázistoló egység (21) vezérlő bemenetelnek (32, 33) számával egyenlő és mindegyik kimenet (30,31) a fázistoló egység (21) megfelelő vezérlő bemenetére (32,33) csatlakozik.

11. A 10. igénypont szerinti scanner, azzal jelle7

-7HU 200846 Β mezve, hogy a fázistoló egység (21) adott sorrenben kombinálva, vagy külön-külön fázisfordítót (45) és/vagy korrekciós tagot (54) és/vagy szűrőt (69) tartalmaz, ahol a fázisfordítónak (45) két vezérlő bemenete (81,82) van, amelyek a fázistolást szabályozó eszköz megfelelő kimeneteire csatlakoznak.

12. A 10. igénypont szerinti scanner, azzaljellemezve, hogy a fázistoló egység (21) adott sorrendben kombinálva, vagy külön-külön fázisfordítót (45) és/vagy korrekciós tagot (54) és/vagy szűrőt (69) tartalmaz, ahol a korrekciós tagnak (54) négy vezérlő bemenete (83, 84, 95 és 96) van, amelyek mindegyike a fázistolást szabályozó eszköz megfe14 lelő kimenetére csatlakozik.

13. A 10. igénypont szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a fázistoló egység (21) adott sorrendben kombinálva, vagy külön-külön fázisfordítót

10 14. A10. igénypont szerinti scanner, azzal jellemezve, hogy a fázistolást szabályozó eszköz mikroprocesszor (29).