Способ автоматического управления положением сварочной головки и устройство для его осуществления
Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов и может быть использовано при автоматизации электродуговой сварки разделанных и угловых швов в среде защитного газа. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа и устройства путем слежения как за стыком, так и за расстоянием от сварочной головки до кромок стыка. Способ заключается в том, что дуге сообщают колебательные перемещения поперек стыка. Выделяют гармоническую составляющую сварочного тока, по фазе которой определяют знак, а по амплитуде - величину отклонения головки от середины стыка. Дополнительно определяют дисперсию сварочного тока, производят ее сравнение с заданной величиной и по разности формируют сигнал управления высотой расположения сварочной головки. Устройство содержит датчик величины сварочного тока, колебатель дуги, датчик направления отклонения дуги, полосовой фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот, усилитель и привод поперечного перемещения сварочной головки. Последовательно соединены дифференцирующее устройство, выпрямитель и сглаживающий фильтр. Имеется также дифференцирующее устройство, блок сравнения и источник опорного напряжения. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
СО)ОЗ С ;i гСКИХ
СОЦИАЛИСТ<."ЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1611628 А 2! 1)5 В 23 К 9/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
0fIppëc1як)т знак, . !13 3 >1п 1итх дс - - вс "
ЧИНУ ОтнзОН<ЕПИЯ ГО.,"«От CÅÐC11.ÍÛ Cif !Ë3 .1опознит"льио опрс. >"->яют >ис;>сpclflo рочного тока, прои зо дH T с(с р; в пение за.:13нной величи 10Н и > разности формfl руют сигнал управле>:. I высот)и;;;,!10.10жени ч ".Ва роч IОЙ г<>лог ь l! 1<, 1 Hï<>мк 3 <и . Thlка.
Способ автом:ITH <еск;>го ) правления 110,1— жением сварочной 101()Bки базируется на экспериментально исслс l<>B3ííîf< зависц .1<>сти интенсивности случай«ых брс сков ТОН3 от высоты расположения головки над кромками c! ыка. При малой высоте p3cfl(;.IOiKc ния головки ин "ffct
1« ",< f!Cff<> ;, TB B)«0(г OB (C,II((1 ВРНН;!
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР . (6)) 1087283 (21) 4615088/31-27 (22) 05.12.88 (46) 07.12.90. Вюл. № 45 (7l ) Тульский политехнический институт (72) В. М. Панарин, О. Е, Тонких, В. Г. Ка(„<ов и В. М. Мазуров (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство ССГР № 1087283, кл. В 23 К 9/10, 1982. (51) ГПОСOI) АВТОМАТИ {E(:KOÃO У! 1РАВЛЕ:1!И5! IIO !ОЖ11!ИГ)М СВАРО<1НОИ О IОВКИ И Y(TI->Ol iI- Г ГО ОС Ч11! г С Ц- . 1(.111 )1 (<-, Г. ЗС>(.-,< 1 —; > ñ- 0»."> 1ТС, .;.В 3а стыком, так и за расстоянием от сB;Ipn H угловых IIIB;>B плавящимся лсктро10)1 среде защитного газа, и является усовершенствованием способа и устройства по 331. l!. № 1087283. Цель изобретения — расширение функ<но<<альных ><озможностей за счет слежения за расстоянием от сварочной головки до кромок стыка Гогласио < п:, обу управления положением сварочной головки. при котором дуге <",и>бщают ко.<сбательные перемещения поПЕРЕК СтЫК3,,.< Ц РЯЮт СВЗРОЧНЫй тОК, ВЫДЕЛЯЮт ЕГО Га МОИИЧЕСКМК) СоетаВ.-Л>с>П(МЮ H I частоте кодс<>аний дуги,;10 фа «е кос<>1> 13 ной головки до кромок стыка. Гпособ.f(ffiilto«аезся B том, что дуге сообща.от колебательные пе)>емещения поперек стыка. Выделяют < армоническло составляющую сварочного тока, по фазе которой определяют знак, 3 по амплитуд< -- велич«ну <)тклонениH головк>> от серс ди«.:.! сты>3, поли<тельно 03ðåдсляк-т ди(пе<)с ик> гвароч:.<)10 тока, производят ес cp3BII(иис <адацной величиной и по р3з:>ОСтн фОр М>.» . <> Г С ИГ:13Л ) Пра НЛЕНИя ВЫ(Отпй 1>3 С.>0 10ЖС flitè (RHPO I IIOlf 0 IОВКИ. Ъ СTPOtt(Tво г<>держит датчик вели пны сварочн >го T(>H3, кол(<>31,1ь дуги,:1:IT÷l к направлс>,ия >1К,!0 к>:.1»1 .1) и, гп) тос<>вой фильтр. c>>нхр<>«ный цтектор, фильтр нижних частот. i cè1H>B,>ь и приво f п<н<еречногÎ I!cpåме<цения свар > 1611628 3 тает. Оценкой интенсивности колебаний тока является величина дисперсии, измеряя которую получают сигнал, отражающий высоту расположения сварочной головки над кромками стыка. На чертеже приведена функциональная схема устройства автоматического управления положением сварочной головки. Устройство содержит датчик 1 величины сварочного тока, подключенный к шунту 2 в цепи тока сварочной дуги. Выход датчика 1 величины сварочного тока подключен через полосовой фильтр 3 к первому входу синхронного детектора 4, второй вход которого через датчик 5 направления отклонения дуги подключен к колебателю 6. Устройство содержит фильтр 7 нижних частот, вход которого подключен к выходу синхронного детектора 4, а выход через усилитель 8 — к приводу 9 поперечной коррекции сварочной головки, дифференцирующий блок 10, вход которого соединен с выходом датчика величины сварочного тока, а выход через выпрямитель 11 и сглаживающий фильтр 12 — с первым входом блока 13 сравнения, второй вход которого -оединен с источником 14 опорного напряжения, выход блока 13 сравнения соединен через усилитель 15 с приводом 16 перемещения сварочной головки вдоль оси электрода, корректирующим высоту расположения головки под кромками стыка. Устройство автоматического управления положением сварочной головки работает следующим образом. Колебатель 6 работает непрерывно. Колебания приводят к модуляции длины дуги, а следовательно, и сварочного тока, в результате чего в нем появляется гармоническая составляющая на частоте колебания дуги. Амплитуда гармонической составляющей пропорциональна величине отклонения головки от стыка, а фаза определяется направлением отклонения. Гармоническая составляющая выделяется полосовым фильтром 3, Синхронный детектор 4 производит фазочувствительное относительно сигнала с датчика 5 колебаний выпрямление. В результате на его выходе формируется двухполупериодный выпрямленный сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине отклонения сварочной головки от стыка, а полярность— направлению. Этот сигнал сглаживается фильтром 7 низкой. частоты, усиливается усилителем 8 и отрабатывается приводом 9 поперечного перемещения сварочной головки. Этим достигается наведение головки на середину стыка. Одновременно сигнал с датчика 1 величины сварочного тока подается на дифференцирующий блок 10, который позволяет выделить сигнал, пропорциональный интенсивности случайных бросков сварочного тока, т.е. сигнал, отражающий значение высоты расположения сварочной головки над кромка ми стыка. Этот сигнал выпрямляется выпрямителем 11 и сглаживается сглаживающим фильтром 12. В результате на выходе сглаживаемого фильтра 12 формируется сигнал, пропорциональный расстоянию между головкой и кромками стыка. Этот сигнал сравнивается с заданным от источника 14 опорного напряжения, и на выходе блока 13 сравнения формируется сигнал рассогласования, который отрабатывается усилителем 15 и приводом 16 коррекции высоты расположе1Î ния сварочной головки над кромками стыка. Требуемую высоту расположения головки над стыком можно устанавливать заданием величины опорного напряжения. Эта высота поддерживается постоянной в течение всего процесса сварки, чем обеспечивается качест15 венное сварное соединение при сварке криволинейных в плоскости движения электрода стыков. Сглаживающий фильтр 12 предназначен не только для фильтрации пульсаций на 20 выходе выпрямителя 11. Основная его задача — разделение работы каналов слежения по стыку и регулирование высоты расположения головки, исключение их взаимного влияния. При неправильном расчете парамет ров сглаживающего фильтра 12 может наблюдаться регулирование высоты в процессе изменения длины дуги при ее поперечных колебаниях. При этом увеличение или уменьшение длины дуги непосредственно в процессе ее колебаний от колебателя 6 приводит к ЗО изменению сигнала на выходе сглаживающего фильтра 12, а следовательно, к отработке этих изменений приводом 16 коррекции высоты расположения головки. Это вызывает существенное снижение качества работы системы слежения, увеличение погрешности на35 ведения головки на стык. Для исключения такого взаимного влияния сглаживающии фильтр 12 небходимо разрабатывать таким образом, чтобы сигнал с выхода выпрямителя 11, обусловливаемый изменением длины дуги под действием поперечных колебаний, 40 сглаживался и не приводил к срабатыванию привода 16 коррекции высоты. Изобретение было реализовано на сварочном манипуляторе, содержащем две руки, на которых закреплено по сварочной головке. Осуществляли сварку вертикальных швов главных балок мостовых кранов в среде углекислого газа плавящимся электродом при следующих параметрах: скорость сварки 36 м/ч, сварочный ток 270 А, напряжение сварки 23 В, сварочная проволока диамет50 ром 1,2 — 1,6 мм, высота расположения головки 14 мм, величина дисперсии сварочного тока 980 А . При этих параметрах система при сварке криволинейных стыков с радиусом кривизны 40 см устойчиво поддерживала сварочную головку на высоте 14 мм с ошиб55 кой не более 2 мм. Таким образом, способ и устройство позволяет корректировать положение сварочной головки относительно середины стыка и по! 611628 Формула изобретения Составитель В. Покровский Техред А. Кравчук Корректор Л. Патай Тираж 653 Подписное Редактор О. Юрковецкая Заказ 3797 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 45 Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород. ул. Гагарина, 1О1 5 высоте. В результате имеется возможность автоматизации сварки криволинейных стыков не только в плоскости свариваемых поверхностей, но и в плоскости движения электрода. Кроме того, появляется возможность снижения требований к качеству обработки свариваемых кромок и точности их позиционирования относительно траектории движения сварочной головки. Этим сокращается трудоемкость подготовительных операций, снижаются затраты на их выполнение с повышением качества сварных соединений. 1. Способ автоматического управления положением сварочной головки по авт. св. № 1087283, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет слежения за расстоянием от сварочной головки до кромок стыка, дополнительно определяют дисперсию сварочного тока, производят ее сравнение с заданной величиной 6 и по разности формируют сигнал управления расстоянием от сварочной головки до кромок стыка. 2. Устройство автоматического управления положением сварочной головки по авт. св. № 1087283, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет слежения за расстоянием от сварочной головки до кромок стыка, в него введены дифференцирующий блок, выпря10 митель, сглаживающий фильтр, блок сравнения, источник опорного напряжения, усилитель и привод перемещения сварочной головки вдоль оси электрода, при этом вход дифференцирующего блока связан с выходом 15 датчика величины сварочного тока, выход дифференцирующего блока через последовательно соединенные выпрямитель, сглаживающий фильтр, блок сравнения и усилитель связан с входом привода перемещения сварочной головки вдоль оси электрода, а второй Zg вход блока сравнения связан с выходом источника опорного напряжения.
