Устройство слежения за стыком при дуговой сварке

 

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов и может быть использовано в сварочных установках, сварочных роботах и другом оборудовании для автоматической дуговой сварки в защитном газе угловых швов и стыковых швов с разделкой. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения путем повышения точности слежения за линией соединения свариваемых элементов. Шунтом 2 измеряют ток в сварочной цепи. Формируют сигнал перемещения сварочной горелки 7 поперек линии соединения свариваемых элементов в произвольном направлении и снова измеряют ток. Если измеренное в данный момент времени значение тока меньше предыдущего его значения, то запоминается последнее измеренное значение и осуществляется шаг перемещения в том же направлении. Если измеренное в данный момент времени значение тока больше предыдущего значения, то оно не запоминается, а шаг перемещения осуществляется в противоположном направлении. Устройство включает блоки сравнения 3, измерения 4, управления 5 и привод 6 коррекции. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))5 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ.,a.т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 44 ) 7981/3) -27 (22) 03,05. 88 (46) 23.08.90 .Бюл, и 31 (71) Институт электросварки им.Е,О.Патона (72) Г.А.Цыбулькин, В.А.Тимченко и. О.В.Власов (53) 62).79).75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) - 1003454, кл. В 23 К 9/)0, 1980. (54) УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЧКОМ

ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ (57) Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов и может быть использовано в сварочных установках, сварочных роботах и другом оборудовании для автомагической дуговой сварки в защитном газе уГловых швов и стыковых швов с разделкой, „„SU,„, 1586873 А1

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения путем повышения точности слежения за линией соединения свариваемых элементов. Шунтом 2 измеряют ток в сварочной цепи. Формируют сигнал перемещения сварочной горелки 7 поперек линии соединения свариваемых элементов в произвольном направлении и снова измеряют ток. Если измеренное в данный момент времени значение тока меньше предыдущего его значения, то запоминается последнее измеренное аначение и осуществляется шаг перемещения в том же направлении. Если измеренное в данный момент времени значение тока больше предыдуще-. го эначения,то оно не запоминается, а

ыаг перемещения осуществляется в проти- фф воположном направлении. Устройство включает блоки сравнения 3, измерения С

4, управления 5 и привод 6 коррекции, 4 ил, 1586873

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов и может быть. использовано в сварочных установках,.сварочных роботах и другом оборудовании для автоматической дуговой. сварки в защитном газе угловых швов и стыковых швов с разделкой.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения путем10 повышения точности слежения эа линией соединения свариваемых элементов.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства слежения; на фиг.2— структурная схема блока измерения; на фиг.3 — структурная схема блока управления; на фиг.4 — временные диаграммы информационных сигналов.

Устройство слежения эа стыком при дуговой сварке (фиг 1) содержит уси 20 литель 1, шунт 2, блок 3 сравнения, блок 4 измерения, блок 5 управления, привод 6 коррекции, сварочную горелку 7. Блок 4 измерения имеет выходы 8 и 9. Блок 5 управления снабжен: выходами 10-14.

Усилитель 1 вместе с шунтом 2 предназначен для преобразования сварочного тока i(t), протекающего чеРез шунт 2, в напРяжение U(t), пропорциональное этому току в полосе частот от 0 до Я

Блок 3 сравнения предназначен для сравнения напряжения U(t), поступающего на его первый вход, с напряже- 35 нием V (t), подаваемым на второй о вход блока 3 сравнения с выхода 8 блока 4 измерения. Блок 3 сравнения имеет выход, на котором обРазуется сигнал sign(U(t)-U (t)), 40

Блок 4 измерения предназначен для формирования линейно изменяющегося напряжения Uo(t), поступающего на вход блока 3 сравнения, а также для формирования последовательности 45 импульсов, предназначенной для синхронизации работы блока 5 управления, Блок 4 измерения состоит из задающего генератора 15 импульсов, делителя 16 частоты, цифроаналогового преобразователя 17, триггеров 18 и 19, элементов И 20 и 21 и реверсивного счетчика 22. Выход задающего генератора 15 импульсов соединен с входом делителя 16 частоты и первыми входами элемент ов И 20 и .21, выходы к которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам ре-. версивного счетчика 22, связанного единичными выходами разрядов с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя 17, Выходи цифроаналогового преобразователя 17 и делителя 16 частоты образуют соответственно выходы 8 и 9 блока 4 измерения. Второй вход элемента И 20 подключен к единичному выходу триггера

18, единичный вход которого соединен со схемой запуска, а нулевой вход этого триггера соединен с выходом

11 блока 5 управления. Второй вход элемента И 21 подключен к единичному выходу триггера 19, единичный и нулевой входы которого подключены соответственно .к выходам 10 и 12 блока 5 управления, Блок 5 управления предназначен для управления работой блока 4 измерения и формирования импульсов коррекции сварочной горелки 7 и имеет выходы

10-14. Выход 10 служит для установки триггера 21 блока 4 измерения в состояние "1" выходы ll и 12 соответст— венно служат для установки .триггеров

18 и 19.блока 4 в состояние "0" а выходы 13 и 14 — для передачи корректирующих импульсов в привод 6 коррекции.

Блок 5 управ. пения содержит элементы И 23 — 27, триггеры 28 и 29, делитель 30 частоты, схему 3 задержки ., инвертор 32, формирователь 33 импульсов и элемент ИЛИ 34. При этом первые входы элементов И 23. — 26 объединены между собой и образуют вход блока 5 управления, подключенный к выходу 9 блока 4 управления, Вторые. входы элементов И 23 — 26 объединены между собой и подключены к единичному выходу триггера 29. Третьи входы элементов И 23 и 24 подключены соответственно к нулевому и единичному выходам триггера 28, счетный вход которого связан с выходом элемента И 25 и входом схемы 31 задержки. Выход схемы 31 задержки соединен с одним из входов элемента ИЛИ 34, два других входа которого подключены к двум выходам формирователя 33 импульсов, образующих выхоцы 11 и 12 блока 5 управления. Выход элемента И 26 связан с входом де.пителя 30 частоты, выход которого объединен с первыми входами элементов И 25 и 27 и нулевым входом триггера 29. Единичный вход триггера 29 подключен к выходу э.пемеита ИЛИ 34. Второй вход элемен5 158687 та 25, вход инвертора 32, вход формирователя 33 импульсов объединены между собой и. образуют вход блока 5 управления, связанный с выходом блока 3 сравнения. Второй вход элемента И 27 соединен с выходом инвертора 32, а выход элемента И 27 образует выход

10 блока 5 управления, Выходы элемен- . тов И 23 и 24 образуют соответственно 10 выходы 13 и 14 блока 5 управления, Привод 6 коррекции, включающий усилитель мощности, двигатель и исполнительный механизм, предназначен для осуществления перемещения сварочной горелки 7 в положительном и отрица-. тельном направлениях поперек линии соединения свариваемых элементов.

Устройство автоматического слежения работает следующим образом, 20

В начале работы реверсивный счетчик 22, делитель 16 частоты, триггеры 18 и 19 блока 4 измерения; а также делитель 30 частоты и триггер 29 блока 5 управления устанавливаются в 25 состояние "0", При этом на вход делителя 16 частоты и первые входы элементов И 20 и 21 из задающего генератора 15 импульсов непрерывно поступает последовательность импульсов с час- 30 тотой f . В результате на выходе дели- теля !б частоты, образующем выход 9 блока 4 измерения, формируется не.прерывная последовательность импульсов, частота F которых определяет- 35 ся соотношением

f о и

N гК 2 м (3) где N — число разрядов делителя 16 частоты.

Как только начинается процесс сварки, т.е. когда через шунт 2 начинает проходить сварочный ток i(t), и на выходе усилителя 1 появляется напряжение U(t), пропорциональное

i(t), сигналом "Пуск" триггер 18 устанавливается в состояние "1" (сигнал

"Пуск" может быть сформирован в усилителе 1 или с помощью кнопки). В результате на втором входе элемента

И 20 появляется разрешающий потенциал и импульсы, поступающие на первый вход этого элемента, проходят на сумУ мирующий вход реверсивного счетчика:

22. При этом на выходе цифроаналогового преобразователя 17 создается линейно нарастающее напряжение По(t).

3 6

В момент времени t, когда напряже— .1 ние П (t) станет равным напряжению о

0(г.), напряжение на выходе блока 3 сравнения изменяется скачком с высокого уровня иа низкий. Вследствие этого на первом выходе формирователя 33 импульсов формируется импульс, который через выход 11 поступает на ,нулевой вход триггера 18 и устанавливает этот триггер в нулевое состояние в результате на второй вход

1 элемента И 20 подается низкий потенциал, запрещающмй дальнейшее поступление импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 22. Таким образом, на выходе цифроаналогового преобразователя .17 формируется напряжение V„ U(t) в момент времени

Сформированный формирователем 33 импульс поступает также через элемент ИЛИ 34 на единичный вход триггера 29 и устанавливает его в состояние "1". При этом на вторые входы элементов И 23 и 24 с единичного вы-. хода триггера 29 подается разрешающий потенциал, в результате чего через элемент И 23 на выход 13 блока

5 управления и далее в привод 6 коррекции начинают поступать импульсы создающие перемещение горелки 7. Од" новременно через элемент И 26 поступа.ют импульсы на вход делителя 30 частоты. Через интервал времени

2м

Т = ф . . (2) (F! где М вЂ” число разрядов делителя 30

40 частоты, на выходе этого делителя появляется импульс переполнения, который устаtt Н навливает триггер 29 в состояние 0

При этом на вторых входах элементов И

23, 24 и 26 устанавливается запрещаю". щий потенциал и тем самым прекращается поступление импульсов с выхода 13 блока 5 управления на соответствующий

>О вход привода 6 коррекции и вход делителя 30 частоты. В результате перемещение сварочной горелки 7 прекращает" ся, Таким образом, за интервал времени Т< сварочная горелка 7 перемещает". ся в одном из направлений на один шаг

55 величина и которого определяется из соотношения

1586873 где К " коэффициент пропорциональности.

Всли в момент времени t, т.е, в момент появления импульса перепол5 нения делителя 30 частоты, напряжение U(t), поступающее на первый вход блока 3 сравнения, окажется меньше заполненного на выходе цифроаналогового преобразователя 17 напряжения

U, то на втором входе элемента И 27 создается разрешающий потенциал. В ре" зультате через этот элемент И, выход 10 блока 5 управления импульс переполнения поступает на единичный вход триггера 19 блока 4 измерения и

11 II устанавливает е г о в состояние 1

При этом на втором . входе элемента И 2 1 устанавливается разрешающий и о т енциал и импульсы с задающего генератора

1 5 начинают поступать н а вычи т ающи и вход реверсивного счетчика 2 2, В р ез уль т ат е н а выходе цифроаналогового преобразователя 1 7, образующем выход 8 блока 4 измерения, напряжение 25

U начинает уменьшаться . о

Через интервал времени Т, т.е, в момент времени t 3,êoãäà напряжение

U (t) становится равным напряжению

U(t), поступающему на первый вход 30 блока 3 сравнения, напря>кение на выходе этого блока 3 изменяется скачком с низкого уровня на высокий. При этом на втором выходе формирователя 33 формируется импульс, который через выход 12 поступает на нулевой вход триггера 19 и устанавливает этот триггер в состояние "0", в результате на второй вход элемента И 21 подается запрещающий потенциал и дальнейшее 40 поступление импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика 22 прекращается. Таким образом, на выходе циф-роаналогового преобразователя .17, образующем выход 8 блока 4 измере- 45 ния, формируется напряжение U., = U(t), характеризующее сварочный ток i(t) в момент измерения

Сформированный формирователем 33 импульс поступает также через элемент ИЛИ 34 на единичный вход триггера 29 и устанавливает его в состояние "1". При этом на вторые входы элементов И 23, 24 и 26 с единичного выхода триггера 29 подается разрешак>щий потенциал. В результате на тот же вы-. ход 13, что и в первом случае, блока 5 управления, а также на вход делителя 30 частоты начинают поступать импульсы, следующие с частотой

F с выхода 9 блока 4 измерения. Через интервал времени Т на выходе дели1 теля 30 появляется импульс переполнения, который устанавливает триггер

29 в состояние "0". При этом на вторых входах элементов И 23,24 и 26 снова устанавливается запрещающий потенциал, прекращающий поступление импульсов на вход делителя 30 частоты и выход 13 блока 5 управления, Таким образом, сварочная горелка 7 перемещается ец1е на один шаг в том же направлении, что и в предыдущий период.

Так продолжается до тех пор, пока последнее запомненное напряжение Б 1 на выходе 8 превышает напряжение U(t) в момент их сравнения, Как только напряжение UD окажется меньше U(t), на втором входе элемента И 25 устанавливается разрешающий потенцил и импульс переполнения делителя 30 частоты, появившийся в момент сравнения t, проходит через элемент И 25 (фиг.2 и 3) на счетный вход триггера 28, который изменяет свое состояние, т.е. в данном слу11 I I чае устанавливается в состояние 1

Кроме того, этот импульс устанавливает в состояние "0" триггер 29, запретив тем самым поступление импульсов на входы элементов И 23,24 и 26.

Однако через время 1- >определяемое схемой 31 задержки, на выходе этой схемы появляется импульс, который через элемент ИЛИ 34 поступает на единичный вход триггера 29 и устанав11 11 ливает его в состояние 1 . В результате на вторых входах элементов

И 23, 24 и 26 снова появляется потенциал, разрешающий прохождение импульса на вход делителя 30 частоты и выход

14 блока 5 управления и далее уже на другой вход привода 6 коррекции. 1е перь сварочная горелка 7 в течение периода Т„ перемещается в противоположном направлении.

Сварочная горелка 7 после нескольких 11агов перемец1ения в одном направлении достигает положения, в котором напряжение Uo в моменты сравнения всегда меньше напряжения U(t), и начинает совершать колебательные движения относительно линии соединения свариваемых элементов, находяц1ейся всегда между двумя крайними точками этих колебательных движений. При этом амплитуда колебаний равна подо)586873

10 вине шага перемещения сварочной горелки 7, т.е. А = r/2, а период коле" баний Т = Т, где Т задается формулой (2).

Таким образом, колебательные движения горелки совершаются не специальным колебателем, а возникают в результате автоматического пошагового поиска линии соединения свариваемых элементов. Кроме того, колебания горелки в установлвшемся режиме совершаются относительно линии соединения свариваемых элементов, а не относительно всего лишь среднего положения сварочной горелки, как это происходит в известных способах слежения, причем это среднее положение горелки при известных способах еще предстоит совместить с линией соединения свариваемых элементов с помощью коррекции.

Формула изобретения

Устройство слежения за стыком при дуговой сварке, содержащее сварочную горелку, связанную с приводом коррекции ее положения, грунт, вмонтированный в сварочную цепь и связанный через усилитель с входом блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, в устройство введены блок измерения и блок управления, при этом первый, второй и третий выходы блока управления связаны с тремя входами блока измерения, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к управляющим входам привода коррекции, первый выход блока измерения связан с вторым входом блока сравнения, а его второй выход н выход блока сравнения связаны с двумя входами блока управления.

1586873 из Юлд

Фиг 3

Составитель В.Покровский

Редактор И.Шулла .Техред М.Дидык . Корректор С.Черни

Заказ 2389 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, ц, 4/5

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