Устройство слежения за линией стыка при электронно-лучевой сварке

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для слежения за линией стыка при электронно-лучевой сварке. Цель изобретения - повышение точности отслеживания криволинейных стыков и повышение качества свариваемых соединений. Устройство содержит блок исходной установки перпендикуляра, клапан и блок коррекции сканирования. Выход блока коррекции сканирования подсоединен к входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого управляет сервоприводом. Повышение качества свариваемых соединений достигается введением последовательно соединенных блока коррекции скорости, второго цифроаналогового преобразователя и блока управления скоростью привода. Устройство позволяет добиться перпендикулярности сканирования луча на всех участках криволинейного стыка, увеличить точность совмещения луча со стыком, а также обеспечить одинаковое тепловложение на всем протяжении криволинейного стыка и повысить тем самым качество свариваемого соединения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4415278/31-27 (22) 25,04.88 (46) 30,01.90. Бюл. № 4 (7 1) Институт электросварки им. Е.О. Патона (72) В.Я. Жуйков, Т.А. Терещенко, Ю.Г. Куцан, И.А. Яценко и В.Д. И!елягин (53) 621.9.048.7(088.8)

I (56) Carrol И. Х., Powers Р. Е.

Automatic j eint tracking for

CNC-programmed electron beam

welding. Weld. j, 1985, vol. 64, № 8, р. 34-38. (54) УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ЗА ЛИНИЕЙ

СТЫКА ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ (57) Изобретение относится к машиностроению и предназначено для слежения за линией стыка при электроннолучевой сварке. Цель изобретения— повышение точности отслеживания криИзобретение относится к машиностроению и предназначено для слежения за линией стыка при электронно-лучевой сварке.

Цель изобретения — повышение точности при отслеживании криволинейных стыков.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства слежения за линией стыка; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип формирования сигнала рассогласования; на фиг.3— диаграмма, поясняющая поворот развертÄÄSUÄÄ 1539023 А1

2 волинейных стыков и повышение качества свариваемых соединений. Устройство содержит блок исходной установки перпендикуляра, клапан и блок коррекции сканирования. Выход блока коррекции сканирования подсоединен к .входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого управляет сервоприводом. Повышение качества свариваемых соединений достигается введением последовательно соединенных блока коррекции скорости, второго цифроаналогового преобразователя и блока управления скоростью привода.

Устройство позволяет добиться перпендикулярности сканирования луча на всех участках криволинейного стыка, увеличить точность совмещения луча со стыком, а также обеспечить одинаковое тепловложение на всем протяжении криволинейного стыка и повысить тем самым качество свариваемого соединения. 1 з.п.ф-лы, 6 ил. ки сканирования; на фиг. 4 — диаграмма, описывающая алгоритм управления движением сервопривода; на фиг. 5— диаграмма, показывающая принцип формирования постоянства.:линейной скорости на криволинейном стыке;; на фиг. 6 — алгоритм работы микропроцессорной системы, реализующей устройство.

Устройство слежения за линией стыка при электронно-лучевой сварке со1 держит последовательно .соединенные датчик 1 вторичных электронов, усили1539023 тель 2, логический блок 3, двоичный счетчик 4, клапан 5, блок 6 исходной

::установки перпендикуляра, блок 7 коррекции сканирования, первый цифроаналоговый преобразователь 8, блок 9 сканирования, двухкоординатную отклопяющую систему 10, вход которой подключен к второму входу логического блока

3, второй выход которого подсоединен к второму управляющему входу клапа «:а 5, второй выход которого подключен, к входу блока 7 коррекции сканирова ния, а дополнительный третий выход— к входу блока 11 коррекции скорости, последовательно соединенного через, второй цифроаналоговый преобразова,тель 12 с входом блока 13 управления скоростью привода, а также блок 14

;управления сервоприводом, вход кото- 2р

;рого подключен к выходу первого циф,роаналогового преобразователя 8.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 вторичных электронов, ус- 2$ тановленный над поверхностью свариваемых иэделий, обеспечивает непрерывный контроль потока вторичных электронов и регистрацию изменения величины тока эмиссии при прохождении луча через стык. Усилитель 2 выделяет сигнал от стыка на фоне помех, формирует и усиливает его. Логический блок

3 измеряет временной интервал между возникновением импульса от стыка и

3S моментом перехода пилообразного напряжения через нуль блока 9 сканирования, и формирует сигнал рассогласования Q с учетом знака (запаздывания или опережения сигнала с выхода датчика вторичных электронов относительно нуля пилообразного напряжения).

Кроме того, логический блок 3 управляет работой клапана 5.

Сигнал рассогласования преобразуется в двоичный код с помощью реверсивного двоичного счетчика 4 и в зависимости от режима работы клапана

5 поступает на блок 7 коррекции сканирования.или блок 11 коррекции скорости, или блок б исходной установки перпендикуляра.

Блоки коррекции 7, 11 осуществляют преобразование кода рассогласования

1 55 после чего код поступает на первый 8 и второй 12 цифроаналоговые преобразователи и корректирует работу блока 9 сканирования., двухкоордиопределяется как (фиг. 4)

Угол у

arctg () „,iч l где М вЂ” масштабный коэффициент.

У

Таким образом, на всех участках криволинейного стыка луч будет сканировать стык перпендикулярно к нему и точность определения g и, следовательно, точность отслеживания криволинейных стыков возрастет.

Однако при воздеиствии сервоприводом только на перемещение сервопринатной отклоняющей системы 10, блока 14 управления сервоприводом и блоI

1 ка 13 управления скоростью привода.

Устройство работает в двух режимах — режиме установки перпендикулярности развертки и стыка перед сваркой в начальной точке стыка и режиме слежения за стыком в процессе сварки.

Б первом режиме луч выводится на стык путем задания напряжения, управляющего перемещением координат" ного стола по оси Х (поперечной оси).

При этом продольное перемещение отсутствует, развертка луча осуществляется подачей пилообразного напряжения V» лишь на пластины Х с амплитудой, отрабатывается сигнал рассогласования й, вызванный смещением по оси Х.

Во втором режиме деталь начинает двигаться параллельно оси стыка (вдоль оси Y) со скоростью ц .

Да каждом периоде развертки пилообразного напряжения » » определяется сигнал рассогласования ;и сравнивается с ;, на предыдущем периоде. Если

Я= ц-b.;<у - О, то нужно произвести поворот развертки сканирования и поворот оси, вдоль которой движется свариваемое изделие, на угол, пропорциональный о .

Поворот развертки сканирования достигается подачей пилообразного напряжения на пластины, отклоняющие по Х и Y с амплитудами (фиг. 3), Vx = Чо-cos)1; (.1 )

7u — — V ° sin ó, Поворот оси движения изделия достигается подачей напряжения, управляющего движением сервопривода вдоль оси Х (фиг, 4)

П»» / о / сов у, (2) гду П„„— напряжение управления приводом, (4) 5 15390 вода вдоль оси Х суммарная скорость движения изделия будет зависеть от угла поворота у и при сварке криволинейных стыков тепловложение на от- . дельных участках шва будет не одина-.

5 ковым. Чтобы избежать этого, необходимо производить коррекцию движения скорости и по оси Y.

Так из фиг. 5 видно, что для обеспечения одинаковой скорости V напряжения Бр«11пу,управляющие движением сервопривода по осям Х и Y должны быть пропорциональны

-Ъ

Цпх ««1 о sing;

-1 -+

0 ц 1 ц go «s g °

Выбор таких управляющих напряжений обеспечит одинаковое тепловложение на всем протяжении криволинейных стыков, следовательно, улучшится качество свариваемых соединений.

Примером схемкой реализации вводимых блоков — клапана 5, блока установки перпендикуляра 6, блоков коррекции сканирования 7 и скорости 11 является использование серийно выпускаемого микроконтроллера "Электроника

МС2702". При этом связь с выходом счетчика 4 и входами блоков сканирования 9 (по Х и Y) управление сервоприводом 14 и блока 13 уйравления скоростью привода осуществляется с помощью двух схем, программируемых параллельных интерфейсов КР580ВВ55 по каналам 1А, 1В, 2А, 2В, 2С соответственно, а вход логического блока 3, сигнализирующего о наличии кода Д на выходе счетчика 4, подается на вход ХИТ1 запроса прерывания микроконтроллера.

Алгоритм работы микроконтроллера приведен на фиг. 6, где М q, M>— масштабные коэффициенты.

Работа устройства испытывалась на электронно-лучевых установках, укомплектованных энергокомплексами

ЭЛА 60/60; ЭАА 60/15. При углах по23 6 ворота стыка +45 обеспечивалось ус= тойчивое слежение с погрешностью :0,01 мм, при этом было получено высокое качество сварочных швов на всех участках криволинейного стыка.

Формула изобретения

1.Устройство слежения за линией стыка при электронно-лучевой сварке, содержащее последовательно соединенные датчик вторичных электронов, усилитель, логический блок, двоичный счет- чик, а также цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к входу блока управления сервоприводом и входу блока сканирования, выход которого соединен с входом двухкоординатной отклоняющей системы электронно-лучевой сварочной пушки и вторым входом логического блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности отслеживания криволинейных стыков, оно снабжеко блоком исходной установки перпендикуляра, клапаном и блоком коррекции сканирования, причем выход блока коррекции сканирования подсоединен к входу цифроаналогового преобразователя, а вход — к выходу блока исходной установки перпендикуляра, вход которого подключен к первому выходу клапана, а выход— к второму выходу клапана, первый вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, а второй управляющий — с вторым выходом логического блока.

2. Устройство по п. 1, а т л ич а ю щ е е с я тем, что клапан выполнен с дополнительным третьим выходом и око снабжено последовательно соединенными блоком коррекции скорости, вторым цифроаналоговым преобразователем и блоком управления скоростью привода, причем клапан выполнен с третьим входом, подключенным к входу блока коррекции скорости.

1539023

Yg

Раз 3ермы5аю и ее напряжение

Фиулсы переходи

V ерюО

Сдыюда

Юапчию длорицчю зяею рано8

Си ми рассогло со

А

l539023

1539023

Составитель В. Пучннский

Техред Л.Сердюкова . Корректор В. Гирняк

Редактор М. Товтин

Заказ 182 Тираж 62б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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