Машина для контактной точечной сварки с системой автоматической подстройки

 

О П И С А Н И Е „„gygggg

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТРРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ (61) Дополнятельиое к авт. саид-ву (22) Заявлейр 18 О4 7Э(2}) 19ОЯ46Д /2527 (5}) М. Кл.в

В 23 К 11/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Гасударстввннай комвтвт

Cosere Мннвотров СССР ав долам нэобрвтвннй и открытий (43) Опубликовано 30.06. 76, Бюллетень ¹ 24 (53} У,О,К 621.791.763..1.37 (O88.8) (46) Дата опубликования описания 29.09.76. (72} Авторы изобретении

А. Г. Зильберг и Б. Д. Любачевский

Научногехническое и проектное обьединение

Ленсистемотехника I, : (7! } Заявитель (54) МАШИНА ДЛЯ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕ 1НОЙ СВАРКИ

С СИСТЕМОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ

Изобретение относится к области электросварочной техники и может быть использовано при управлении машинами для

;контактной точечной сварки.

Известная машина для контактной то,чечной сварки с системой автоматической ,:подстройки содержит подвижный и неподвиж ный электроды, силовой трансформатор, под

1ключенный к сети через вентильный преры,ватель, измерительное устройство дискрет,moro действия, блок программ и регулятор,,формируюший сигнал для поджигания венти :лей.

Однако известное устройство иедостаточ

1но эффективно, потому что в нем не учиты-, р, ваются начальная неопределенность стати ческих параметров процесса и медленное изменение этих параметров (дрейф) в ходе процесса.

Бель изобретения - повышение качества .аО сварки путем подстройки к неизвестным заранее параметрам.

Это достигается тем, что в регулятор .предложенной машины введены входное устройство, определяюшее величину макси- щ мального и конечного значений теплового расширения металла и максимальное значение производной для каждого !импульса ! сварочного тока; арифметическое устройство, соединенное с блоком программ, формируюшее величину угла поджигания по принятому алгоритму управления; и выходное ! устройство, формируюшее сигнал для поджигания вентиля; во входное устройство введены двоична - десятичный счетчик числа меток времени между двумя импульсами теплового расширения, металла, снаб-

|женный устройством сравнения для опреде ления максимальной величины производной теплового расширения маталла; реверсивный счетчик, генератор импульсов, синхронизированный сетью; и генератор меток време ни; в выходное устройство включены две тетрады для записи значения величиныугла, поджигания, выработанной арифметическим

1устройством; генератор тактовых импульсов ,для считывания числа, записанного в тетра1ды; и устройство управления.

Н8 фиг. 1 показаны графики изменения

1во времени величины теплового расширения, 5 1 9298{

4 (В). При любом 3i., G а Z е ., cytl(ecrsyет такое (5 5 ее производной и угла поджигания; на фиг. 2 - представлена блок - схема систе мы автоматической подстройки.

Реа1п(эация принц)пта адаптивного управления процессом сварки основана на следую- 5 ших предположениях. Состоя1п(е процесса сварки в л омепт 4 задается величиной 2.(1) теплового расширеш(я металла в зоне свар-, ки (в мм). I 1ðîI(eññ начинается со значе- { ния L (0) = О. { )(Управ.чен(1е осушествпяется установкой в

Момент t {({(/щ (К 5 0,1,2). значений

yrIla поджигания с(.= о/,, лежашего в пределах ({)

l5.Если в {момент 4 = к1(/ю вепичина L(t)

jl принимает зпачение (к Е/((5)=и,, а управ-,{ лоннем на ннтервале Т ={ан/н tþtê 1)51и, было с(.- то однозна лно определяется от- {

{{ резок т{1аоктории изменения:

Z(Ìè) t5 Ф.ЕТ, Устройство управления должно выраба- ть1ваЧЬ Посйедо13ате11Ы1ость 0 о) 1 O(< ° ° ° 5 О( таким образом, чтобы довести тепловое рас% 55г 25 ширение до значения 2. (t) = z за минимальное время 4 IlpN огра1п(чениях:

% в<о-<. <

3 2.

Аt где 13 — постоянная, опреде11яел(ая свой-, ствами металла (нарушение этого условия 30 приводит к и,1плеску);

= 555 а К (1 )

)(I до K таКОВО, Что t 8 1 51 (СМ 5РН1 { {Д

1ад(1 t(= .1) Необходимость введения адачтации в ма-, шину обусловлен неопределенностью тепловых характеристик процесса сварки, кото- 4О рые, в свою очередь, задают внд участка траектории L (), + Q, Т„ при заданных . к о(„. Изобретение реализует процедуру адаптивно — оптил5алы1ого веде1п(я 5процесса сварки.

При сннтез5 а:и орит.,1а управле1п1я исполь-l зу1отся спедуюн(не основныс требс-5ан(1я.

По.1о 5(ил5 Ж ()(х a ) - max . (t) — х

"1 " T к к

d гЛО

Т ((() = max— к т„

1 (1 С5 )= -У к (к (Л), Фуцкцнн 5.1 — x (., ), (g =О,1») (i)

55e5ttDIoiItti> у5 5 ..н 1 на яро.5ежутке (1) ирн. (ДК,(-1ОЛ(д ж 1 а 2 Ф 50 и) Уж Ъ а, Чта 1((а,а)SÇ-Е„Х (й,((.) =8 ; где о"- - некоторые положительные констаиTbI, Будем считать также, что оптимальносч"ь! последовательности My > < j, °" (А.„- можно заменить на.вьц1опияемость пои каждом К ((1 .

:УСаОВИИ/, ) )((Я, Д )(Х Д, $/å tEPH Х (Х5(А )Ф

° r

t(o. к к

«D (О)

Опишем алгоритм управления. Функц.1и

И)

Х (Х,e(.), )((X,d.),àïïðoêcèìèðó ем линейными, считая, что при некоторых

{значениях параметров г 3(j а0,2,8 о,, ) б выполнено

/„ "(,,К)-/1,„+ ...-,„М/- З М при всех 2,d.. (ОаХ%, p )()

Если бы значения параметров были известны, то управление ((.5((к =. О,1,..., ) требовалось бы определять в соответствии со сделанными выше предположениями по следуюшему правилу:

3 +(r +1)Ь -Z,"

О1О 014 К вЂ” 5 553 55 5(377ВЯ (/E

К 1 5

Поскольку значепи,я вектора параметров

2 //У < //неизвестны и не могут быт11

1идентифицированы заранее, то организуется процедура нахождения оценок параметров

„(к) а к

=!/1 // в соответствии с рекур3Д рентным алгоритмом решении неравенств (x), где 1 = 7.к,с5(. =с -,(,, к которым добавляются. неравенства:

1О "S g к

1 1 12 (4)

+1, +3 17а)) л)

13. Il ОЪ 2, Условие (4), соответствуст требованию (1), условие (5) соответствует требованию (А).

Алгоритм адаптивного управлении работает следующим образом. При t = О задается значение (Р (о)), удовпетворяюшее условиям (1) 1 (5) при 1 = О; 1 = Р (О).

ВычислЯетсЯ" УпРавление о(-" (5(.о по фоРмУле (3), где 2 = 1"{ {, После осушествлеEIIIsI такта управле1п(я в л1омент1 -" — параTI

М) метры 1 ® пересчитываются так, чтобы удовлетворить неравенствам (4), (5) при

Z. 2 . Походя иэ найденных оценок 2 (>) вычисляется управлс ние Ы. d по форму» ле «5, где I = 1- и т.д. г <) 51

Формулы алгоритмов решения неравенств (2),I (4), (5) однотипны и, например, для неравенств (2) имеют вид ()r) (к)

Ь, вели iq (к) (к) 1) - (к) Ч 9 (К)

y. — ) — )) -, асам /1 / ° f .

3.8 а (K) 3. 1

% )

ps (к) (к) ()()

16 где о ) (к ) ь к (к) (3) (к) (к)

Ч )((a,. а(„)- Я у кщо 1)

Блок - схема системы подстройки машины 1 включает в себя иэмерительны() преобразо- 1 ватель 2, в качестве которого использован датчик дискретного действия.

Регулятор состоит из входного 3, выходного 4 и арифметического устройства, содержащего оперативное запоминающее устрой- О ство 5, сумматор-вычислитель 6, общее устройство 7 управления, устройство 8 управления вводом, пульт 9 управления, полупостоянное запоминаюшее устройство 10.

Работа устройства заключается в следу- 5 юшем.

На вход устройства управления ввода 8 на каждом шаге (т.е. при изменении времени в каждом промежутке 6 Т к ) подаются три величины 2. х (7.Д,с(.„),m„Ю извлекаемые из текущего значения (), Из графика изменения 2.(t ) видно, что в арифметическое устройство вводятся несколь(о) ко иные величины, преобразуемые в „,х

А ) m программным путем. 35 к, " к

Имеем:. -. к ) = тп о. х ). (Ф. ) - z. х

Т (I(z. - ) = 1 к к к (к

= ax z. И) — и

v.+< к ) где . (),/<4 = СО 15t 45

И - величина метки уровня 2. (t)

at — величина метки времени, О - минимальное количество меток

К времени, уложившихся между двумя метками.

;уровня, Равенство (6 ) служит формальным определением для ) ) (величины спада траекк

) торин от максимума до конца периода). В I арифметическое устройство вводят величи- ны г"" (Ф.), ((к ° Входное устройство 3 как раз и предназначено для полу-:1 чения из . х- (4 ) этих в) личшь

Поясним работу измерительного преоб- <. разователя 2, имеющую значение для

9298 конструирования входного устройства. Измерительный преобразователь 2 учитывает направле)п(е перемещения тем,что сигналы прямого и обратного перемещений разделе1 ны на два канала, которые в дальнейшем будут называться прямой канал и обратный, канал.

Входное устройство 3 состоит из сле ших функциональных блоков: двоична-деся-, тичного счетчика, предназначенного для подсчета импульсов уровня попеременно с прямого и обратного каналов, счетчиков числа меток времени между двумя импульсами уровня прямого канала; реверсивного счетчика, заполняемого и считываемого импульсами соответственно обратного и прямого каналов в промежутке времениЯ„,t<}, Работает входное устройство следующим образом.

Стартовый сигнал устанавливает управ- ляюшие триггеры и триггеры счетчиков в исходное положение, подготавливая их к пропуская)по импульсов с прямого канала, которые, начиная поступать, заполняют двоично- десятичный счетчик. Первый им-; ! пульс обратного канала, означающий, что () достигнут подготавлиТ 1 вает счет п1к к приему импульсов с обрат- ного канала и вводит т," (t ) в оперативно - запоминающее устройство 5 арифметического устройства. Сигнал считывания очищает счетчик и записывает в него еди)пщу, соответствующую прошедшему импульсу с обратного канала. В счетчик затем о записываются импульсы до момента с к отмечаемого генератором импульсов ГИ-1,, синхронизированного с сетью и подающего имну в момент времени ()) + к Т() /(() .

Импульсы ГИ-1 считы)ва)от и очи|цают счет(О (() ) чик, засылая в оперативное запоминаю)цее устройство 5 )) „. Импульсы начинают поступать в реверсивный счетчик, заполняя его.

После того, как траектория передает через точку ., (Ь ), появляются импульсы а.х r на прямом канале и поступают по обратному каналу в реверсивный счетчик, считывая записанные импульсы с обратного канала до момента перехода его через нуль. В этот момент схема BoccTQèàânt!BQeTcH для следу1ошего шага. Особое место Во входйом устрей" стве Э регулятора занимает блок фиксации величины W к, котОРаЯ слУжит лЯ вы-.ислеНИЯ МаКСИМУМа ПРОЦЗВОДНОй П) к, ВВОД ф оперативно — запом)(навщее устройство 5 в момент достиже)п я Осуществляв-)ся потому,, ЧтО Процэцодпая цМе "; таКОй .адак.Ж

Д ); рактер, как показанЬ на фцг. 1) T,å. B течеНИЕ ОДНОГО ШаГа ИМеЕтСЯ ТОЛЬКО ОД)ЬЧ ЬШК-. симум )ч „. Схема (rxomroro устройства 3, Полностьто восстанавливается прн ",переходе еверсивного счетчика через нуль. Пакопле-, е величины т-„ производится программным ì в блоке арифметического устройства..

Арифметическое устройство предназначе- но для вычислений согласно алгоритму, опи. ланному выше, Выходной реестр арифметичес-, г кого устройства содержит одну тетраду, в которую последовательно записьтваютя десятичные числа, предназначенные к выводу на выходное устройство и считываемое им-, пульсами, соответствующими разрядам деся ;

",гичного числа. Числа, предназначенные для j ввода в арифметическое устройство, засыпаются с пульта 9 и записйваются; в one- 15 рвтивно - евпомннвютее устройство 5. Ето

Лебочее попе состоит, примерно, ие четырей регистров. о выходной регистр врнфметнческого устройства после всех вычислений засылается число, соответствующее углу 20 зажигания, записанное в вид(» jiL100-(d-„-10)) .

Выключение программы происходит при вы- х полнении условия Н „Ф Х (7. „, А „) .

to)

Выходное ус тройство 4 регулятора пред назначено для формирования сигнала, сост-! ветствуюшего расчетному значению угла зажигания А» и передаче его в устройство поджигания. Величина угла и к рассчила-

l вается в.арифметическолб 1устройстве и прет -! ставлена В виде ЗО о(.к и к к гдето, — расчетная величина;

Д вЂ” цена деления диапазона утгравлення. B выходной регистр арифметического

",устройсгва засылается число „=Г ОО-(„-1ОЦ .

Выработанное а, передается в парафаэном .коде последовательно в тетрады и при помб-1 ши импульсов записи А и В, начиная с младшего разряда. Задержка на десять так- товых импульсов в,выражении А„введе- / иа на период расчетов в арифметическом устройстве. После прохождения счетчика через нуль, что фиксируется схемой совпа- 4х дения, сигнал, соответствующий рассчитан- ной величине с(-к, подается на схему под жигания, представляющую собой импульсный усилитель с трансформаторным выходом.

После этого схема выходного устройства 4j я» полностью восстанавливается до следующего жкта.

Формула изобретения

1. Машина для контактной точечной сварки с системой автоматической подстройки, содержащая подвижный и неподвижный электроды, соединенные с силовыл(трансформатором, подключенным к сети через вентильный прерывательв;измерительное, ус трой ство дискретного действйя с растровыми решетками и формирователем сигнала, .блок„ .

1 программ и регулятор, о т л н ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения ка- чества сварки путем подстройки к неизвестным заранее параметрам, в регулятор, введены входное устройство, определяющее, величину максимального и конечного значения теплового расширения металла и макси-. мальное значение производной для каждого. импульса сварочного тока „ари метическое устройство, соединенное с блоком программ, формирующее велич ну yea поджигания по принятому алгоритму управления; и выход- ное устройство, формирующее сигнал для. поджигания вентиля, 2.гМашина до п. 1, о т л и ч а ю ш а- йя с я тем, что, с целью выработки вели- чин максимального н конечного значений теплового расширения металла и максимального значения производной теплового расширения металла в течение каждого погупериода сварочного тока, во входное устройство введены двончно — десятичный сче чик счетчик числа меток времени между двумя импульсами теплового расширения металла, снабженный устройством сравнения для определения максимальной величттны производной теплового расширения металла; реверсивнъ|й счетчик; генератор .импульсов, синхронизированный сетью; и генератор меток времени.

3, Машина поп. 1, о т л н ч а ю ш а яс я тем, что, с целью выработки сигнала для поджигания вентиля прерыаателя, в выходное устройство включены две тетрады для записи значения величины угла под:;нгания, выработанной арифметическим устройством; генератор тактовых импульсов для считывания числа, записанного в тетрады, и устройство управления. ЬФ ° Ф 1-Ф», ЦЯИИПИ Заказ 4893/556

Тирик 1178 Подтисное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул., Проехтнаа, 4