Способ слежения за стыком

 

Союз Соввтсмн«

Соцмапмстмчвсмик ресвубямк

О Г1 И С А Н И Е (и)925572

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Bl ) Дополммтельное к авт. санд-ву(22) Заявлено 20. 02 ° 78 (21) 2581653/25-27 с прнсоедянемнещ заявки йв (23) Прнорнтет (51)М. Кл.

8 23 K 9/10

Веудауавивй «еннтет

ЮСьр ав делам вэебрвтеннй н еткрытвй

Ояублмковано 07 05.82 Бюллетень -М 17

Дата опублнкованмя описания 07. 05.8 (53) УДК 621.791 ° . 75 (088. 83

Е. г.

В.К.Лебедев, Г.Л.Атаманчук и P.M Øèðîê вскии "

1

3 !

Ф

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Зйаеени институт электросварки им. Е.О. Патона (72), Авторы изобретения (71) Заявмтель (543 CflOCOS CJlEIEHHR SA CTbIK0M

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автоматизации сварочных процессов.

Известны многочисленные способы и устройства автоматического слежения эа стыком при дуговой сварке, S которые классифицируют по типу применяемых датчиков, с фотоэлектрическими датчиками, преобразующими изменение светового потока при смещении ис1Е точника света от начального положения в сигнал управления, но требующими обязательного гарантированного зазора или нанесения параллельно стыку опорной линии (1 1 с телевизионными датчиками, применяемыми в аналогичных условиях t2i; датчиком является дуга, которой задают колебательное движение в поперечном направлении и путем сравнения эпюр напряжений дуги, пропорциональных длине дуги с эталонной величиной, получают сигнал управления, при этом необходима разделка кромок 53j, с электромагнитными датчиками, жестко связанными со сварочной головкой и перемещающи-; мися вместе с ней вдоль стыка контролируемого материала, выходной сигнал которых преобразуют в сигнал управления сварочной головкой И1.

Известные способы и устройства ав". томатического слежения за cTblKQM или недостаточно надежны, или применяют" ся для определенных сварочных процессов, или требуют дополнительных технологических операций.

Известен способ слежения за стыком, по которому датчик перемещают в поперечном. направлении относительно движения сварочной головки с постоянной амплитудой и вдоль стыка совместно со сварочной головкой, а выходной сигнал датчика используют для управления приводом поперечного перемещения сварочной головки 5).

Однако изменения в процессе сле-; жения возмущающих факторов, изменяю щих чувствительность, либо превыше925572 ний кромок стыка вызывают значительные затруднения при эксплуатации этих систем и, в частности, при выделении известным способом сигнала превышения кромок стыка из общего сигнала датчика.

Целью изобретения является повышение надежности и точности слежения, а также повышение точности направления сварочной головки при i0 изменяющейся величине превышения кромок. Цель достигается тем, что по предлагаемому способу в качестве параметра управления используют время, при этом сигнал управления сварочной ro"" ловкой получают сравнением эталонной величины времени с величиной времени перемещения датчика от момента изменения направления движения до момента, при котором амплитуда выходного сигнала датчика достигает заданного порогового значения. Сигнал управления корректируют сигналом, полученным сравнением величин амплитудных значений выходного сигнала датчика, измеренных в точках, равноудаленных от точек изменения направления движения датчика.

На фиг. 1 представлены идеализированные зависимости выходного сигнала датчика; на фиг. 2 — структурная схема системы слежения.

Поперечным перемещениям датчика (кривая 1) с постоянной амплитудой, равной А, относительно стыка кро35 мок 2 соответствуют изменения выходного сигнала датчика U = f(x(t)) которые аппроксимированы согласно кривой 3. Изменениям выходного сигнала датчика 0 = f(x(t)) во времен40 ном интервале соответствуют

- момент изменения направления

1 дв мения датчика; момент равенства амплитуды выходного сигнала датчика

0 = f t x(t )) заданному пороговому значению 0о, например равному по величине нулеso y значению (т.е. для игН=.

= o) °

t - момент очередного изменения направления движения датчика.

Превышению кромок стыка на величину b h соответствуют изменения выходного сигнала датчика, аппроксимированные согласно кривой 4, а также изменения на величину Ь t момента раВенства амплитуд» выходного сигнала датчика заданному пороговому значению Ug. Величины U - 0 и

1

U1 - U для стыка кромок в случае превышения кромок являются амплитудными значениями выходных сигналов датчика, которые представлены для моментов изменения направления движения датчика t1и и соответственно.

Датчику задают поперечные перемещения, т .е. колебател ьные движения, кривая 1 постоянной амплитуды, равной А, от нос ител ьно направления движения сварочной головки, совершающей совместное с датчиком относительное перемещение вдоль стыка кромок.

При этом идеализированный выходной сигнал датчика по амплитудным значениям с учетом фазы описывается кривой U = f (x(t)) .Поясняя принцип слежения, кривую U = 7(x(t)) аппроксимируют, т.е. заменяют кривой 3.

Сигнал управления сварочной головки U и получают сравнением эталонной величины времени T с временем движения датчика от момента изменения направления движения t (tq) до момента t при котором амплитуда выходного сигнала датчика достигает заданного порогового значения U0 а амплитуда сигнала эталонного источника — U г

03РР.= T Q7 (t T ) 037. где t = с., либо

Величина порогового значения U< представлена равной нулевому значению амплитуды выходного сигнала датчика (0сцг = 0).

В случае появления превышения кромок стыка g h выходной сигнал датчика при всех прочих равных условиях изменяется (кривая 4) и возникает погрешность направления д t, пропорциональная величине превышения LLh. Для повышения точности направления сигнал управления О„ р сварочной головкой корректируют сигналом 0 ор, полученным сравнением амплитудных значений

I выходного сигнала датчика U и Ug„ измеренных в точках, равноудаленных от точек изменения направления движения датчика, а именно

0ККор 0 1 01

Предлагаемый способ слежения с электромагнитным датчиком реализован на интегральных микросхемах серии

К 155 согласно описанных алгоритмов по схеме, содержащей датчик 5, первый узел 6 сравнения амплитудных значений выходных сигналов датчика 01 с

5 925

0 и (О с U ), узел преобразования 7 времени движения датчика от момента t<(t ) до момента t + 4 t в пропорциональный сигнал U, память 8 эталонного сигнала 0 пропорционального эталонной величйне времени Т Т-, второй узел 9 сравнения сигналов Ut с Ugy, знаковые ключи 10 и 11, сумматор 12 и сварочную головку 13.

Амплитудные значения выходного сиг10 нала датчика 0 и 0п, измеренные в моменты времени t 1 и t+, соответствующие моментам изменения направления движения датчика, сравниваются в первом узле 6 сравнения. Время 1s движения датчика от момента tq(tq) изменения направления движения датчика до момента t при котором амплитуда выходного сигнала датчика достигает заданного порогового значе- 2О ния 0, преобразуется в пропорциональный по величине сигнал 0 .

Ug= t - t где t = t либо t = tq, в узле преобразования 7 и сравнивает- 25 ся с эталонным сигналом 0 1-, пропорциональным эталонной величине времени Т 1 во втором узле 9 сравнения.

Результаты операции сравнения в узле 9 и сравнения в узле 6, причем зо последний через знаковые ключи 10 и

11, подают в сумматор 12 и с последнего уже управляющий корректированный сигнал — на управление сварочной головкой 13. В качестве привода управления колебания датчика применен шаговый двигатель типа ШД 300/300 со схемой управления. Датчик с Ш"об-.. разным магнитопроводом 20х10х16 мм запитывают от источника питания током !пит. àcTîToÀ ййт.= 5000 кГц.

Испытания проводились на лабораторной установке, содержащей подвижной стол и сварочную головку типа

А.1272. Результаты проведенных испы- таний показали, что точность направления электрода по стыку лежит в пределах 0,2 мм при изменении величин превышений кромок и зазоров в процессе слежения, а также при изменении толщин контролируемых материалов как черных, так и цветных металлов.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение надежности и точности слежения при изменениях величин зазора и возмущающих факторов, вызывающих изменения чувствительности датчика, и выделение сигнала превышения кромок

572 Ф с целью компенсации влияния этого сигнала на точность слежения без каких-либо усложнений конструкции датчика.

Датчик выполнен с приводом поперечных перемещений в виде небольшой приставки, которой снабжаются известные сварочные головки, 1

Формула изобретения

1. Способ слежения за стыком, по которому датчик перемещают в поперечном .направлении относительно движения сварочной головки с постоянной амплитудой и вдоль стыка совместно со сварочной головкой, а выходной сигнал датчика используют для управления приводом поперечного переме" щения сварочной головки, о т л ич а ющий с я тем, что, сцелью повышения надежности и точности слежения, в качестве параметра управле" ния используют время, при этом сигнал управления сварочной головкой по» лучают сравнением эталонной величины времени с величиной времени перемещения датчика от момента изменения направления движения до момента» при котором амплитуда выходного сигнала, датчика достигает заданного порогового значения.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности направления сварочной головки при изменяющейся величине превышения кромок, сигнал упрааления корректируют сигналом, полученным сравнением величин амплитудных значений выходного сигнала датчика, измеренных в точках, равноудаленных от точек изменения направления движения датчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Н 221876, кл. .В 23 к1 1964.

2. Патент США Н 3532807, кл. 178 - 6, 1970.

3. Патент ФРГ 11 2546894, кл. В 23 к 9/10, 1976.

4. "Технология судостроения", h" 2, 1965, с. 20-30.

5.Авторское свидетельство СССР по заявке У 2325618, кл. В 23 К 9/10, 1978 °