سیستم های کنترل ارتفاع مشعل (تورچ) در دستگاه برش پلاسما
سیستم های کنترل ارتفاع مشعل (تورچ) در دستگاه برش پلاسما:
کلمات کلیدی:
کنترل ارتفاع تورچ، قوس پلاسما ، THC(torch height controller) ، برش پلاسما
امروزه دستگاه های CNC برش هواگاز و پلاسما به یکی از پرکاربرد ترین دستگاه های CNC برش در صنایع مختلف تبدیل شده است. کیفیت خروجی دستگاه به متغیر های زیادی وابسته است که یکی از مهمترین این پارامتر ها، تنظیم دقیق ارتفاع نازل با سطح کار می باشد.
از آنجا که ابعاد قطعه کار بزرگ و وزن آن بسیار سنگین است، معمولا وجود خم و قوس در این قبیل سطوح امری بدیهی است ولذا متغیر بودن فاصله بین نازل و سطح ورق اجتناب ناپذیر است.
نصب سیستم کنترل ارتفاع (THC) برای این قبیل دستگاه های CNC ، موجب ثابت بودن فاصله تورچ تا سطح ورق می شود که تاثیر زیادی در کیفیت قطعه کار خروجی دستگاه دارد. با اجرای این مکانیزم، فاصله تورچ بطور خودکار با ورق تنظیم می شود.
کنترل این پروسه بصورت حلقه بسته می باشد و از آنجا که سرعت خطی حرکت تورچ
هنگام برش بالا نیست، و منحنی قوس های ورق شیب تندی ندارند، استفاده از سیستم
کنترلی با ثابت زمانی بالا در پروسه کنترلی خللی ایجاد نمیکند.
در سیستم های کنترل ارتفاع آنالوگ، با پارامترهای آنالوگ در محدوده 0 تا 10 ولت روبرو هستیم و لذا برای همین منظور باید متغیر ارتفاع را نیز به یک مقدار آنالوگ تبدیل کنیم. برای دستیابی به این هدف نحوه عملکرد یک سیستم برش پلاسما را بررسی میکنیم:
به محض شروع کار برش، مبدل فرکانسی بالا( HF) شروع به کار کرده و گاز درون تورچ یونیزه میشود، با یونیزه شدن گاز، دمای آن بالا رفته و رسانا می شود ، اکنون یک ولتاژ DC بین الکترود داخلی تورچ(پایانه منفی) و قطعه کار( پایانه مثبت) بوجود آمده و این گاز با حرارت بالا عملیات برش را شروع می کند.
شارش این گاز رسانا در محل برش دارای مقداری مقاومت الکتریکی است و با تغییر
ارتفاع تورچ مقدار این مقاومت تغییر کرده و لذا ولتاژ دوسر آن نیز تغییر می کند.
با توجه به اینکه ولتاژ قوس با میزان فاصله تورچ از سطح قطعه کار نسبت خطی
دارد، میتوانیم از یک سیستم کنترل خطی برای کنترل این پروسه استفاده کنیم.
همانطور که در شکل مشاهده می شود،یک ولوم خطی برای تنظیم میزان ارتفاع مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجا که ولتاژ قوس پلاسما نسبت به ولتاژ سیستم کنترل ارتفاع، بالا میباشد ، از یک مقسم ایزوله با نسبت 1:100 برای کاهش سطح ولتاژ استفاده می کنیم. یک تقویت کننده عملیاتی(OP-AMP) موتور را در دو وضعیت حرکت به سمت بالا و یا حرکت به سمت پایین فرمان میدهد.
نقش دیگر برد مقسم، جلوگیری از نویز است، دستگاه های پلاسما از جمله دستگاه هایی هستند که دارای نویز بالایی بوده و میزان مقاومت THC در مقابل نویز بسیار مهم است .
یک کنترلر ارتفاع تورچ استاندارد باید قابلیت های زیر را داشته باشد:
· کنترلر دستی تورچ برای بالا یا پایین کردن موتور تورچ
· کنترل فاصله بصورت اتوماتیک
· قابلیت ارسال فیدبک به کنترلر برش(CNC Controller) برای وجود یا عدم وجود قوس پلاسما
· قابلیت IHS
· مقاومت بالا در مقابل نویز و تداخل های پلاسما
این قابلیت ها از آنجا اهمیت دارد که برای مثال کنترلر های CNC هوابرش و پلاسما سری HC4500 و HC4300 و HC6500 همگی دارای خروجی های استاندارد برای کنترل THC هستند و از طرفی کنترلر یک فرمان فیدبک از THC دریافت می کند تا چنانچه به هر دلیلی قوس پلاسما متوقف شد و عملیات برش انجام نشد ، کنترلر متوقف شده و از حرکت بایستد.
موتور کنترل ارتفاع THC که عملیات تنظیم ارتفاع را به عهده دارد می تواند موتور DC و یا STEPPER MOTOR باشد که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارد .
منابع :
http://www.machine-controler.com
این مقاله در مجله ساخت و تولید)شماره 39) به چاپ رسیده است.
