Следящее устройство

 

Союз Совет сник

Социалистическими

Республик

О П И С А H И Е ()925573

ИЗОВЕЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное K авт. свид-ву (22) Заявлено 07.06.79 (21) 2775918/25-27 с присоелннением заявки РЙ— (23) Приоритет(53)М. Кл.

В 23 К 9/10

5Ъеударстинный кеинтат

CCCP вв авлам нмйретенн11 н вткрытнн

Опубликовано 07 ° 05 82. Бюллетень № 17 (53) УДК 621 791

° 75 (088. 8) Дата опубликования описания 07.05.82

Л. Г. Чацкис, Н.Н. Сакало, В.А.Тимченко, Е.I.Маличенко, О. Н. Гудима, S.À.Æóêîâ и В.А.Курасов

Ордена Ленина и ордена Трудового Красн Со. Энбмвни:: институт электросварки им. Е.О.Патона (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к областй сварочного производства, а именно к следящим системам с электромагнитными датчиками положения стыка, и может быть использовано присварке изделий с небольшой кривизной, таких как прямошовные и спиральношовные трубы, полотнища, рулоны и др.

Известно широкое применение электромагнитных датчиков в устройствах

1О совмещения сварочного инструмента со свариваемым стыком. Электромагнитный датчик положения стыка располагают непосредственно над стыком впереди сварочного инструмента по ходу

15 сварки на расстоянии не менее, чем

50 мм. При этом, однако, возникает методическая ошибка, вызванная кривизной стыка. Эта методическая ошибка снижает точность совмещения электрода со стыком и, тем самым, ухудшает качество сварного соединения.

Когда методическая ошибка велика, используют устройства, состоящие из. двух систем, одна из которых предназначена для слежения за стыком и ввода данных в запоминающее устройство, а другая (отрабатывающая) - для установки инструмента на стык по программе, записанной в запоминающем устройстве (1).Однако в сдвоенной следящей системе из-за ее сложности ошибка слежения также достаточно вы" сока.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для направления сварочного автомата по свариваемому стыку, содержащее датчик, преобразователь сигнала датчика, привод перемещения датчика, устройство для записи траектории движения датчика, считывающее устройство, преобр азовател ь си гнала считывающего устройства и привод поперечного перемещения сварочного автомата. При этом устройство для записи траектории дви- жения датчика выполнено в виде вращающе-, гося со скоростью сварки барабана, саб925573 женного подвижными стержнями., расположенными no его окружности, и водила, механически связанного с датчиком и при вращении барабана устанавливающего подвижные стержни так, 5 что их концы-. образуют линию, повто-. ряющую линию стыка, которая контролируется считывающим устройством, например фотоголовкой 21.

Недостатками этого устройства яв- 10 ляются его сложност ь, использование сдвоенной следящей системы с двумя приводами корректировки для перемещения измерительного датчика и сварочного инструм -нта, механического запоминающего устройства для записи траектории движения датчика и, кдк следствие, низкая надежность всего устройства в целом.

Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет использования одного корректирующего привода.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены источник корректирующего сигнала начальной установки и последовательно соединенные дополнительный электромагнитный датчик положен я стыка, установленный впереди основного датчика по ходу сварки, преобразователь его сигнала, вычитающее и суммирующее устройства, при этом источник корректи" рующего сигнала и преобразователь сигнала основного датчика подключены к входам вычитающего устройства, выход последнего и выход преобразователя сигнала основного датчиКа подключены к входам суммирующего устройства, при этом его выход подключен к при49 воду поперечного перемещения.

На фиг. 1 показана установка датчиков и сварочного инструмента над свариваемым стыком; на фиг. 2 структурная схема устройства; на фиг. 3 - схема расположения сварочного инструмента и датчиков относительно стыка на различных участках стыка: слева - в начале сварки при совмещении основного датчика и сварочного инструмента со стыком, в центре пунктиром †. в процессе .слежения при отключенном дополнительном датчике, справа — в процессе слежения с включенным дополнительным датчиком.,55

Буквой Ц обозначены центры датчиков. Для наглядности значительно увеличены углы наклона стыка к направляющим для перемещения сварочного инструмента.

Основной электромагнитный датчик 1 положения стыка и дополнительный датчик 2 положения стыка .закреплены на сварочном инструменте 3 впереди него по ходу сварки танк, что основной датчик 1 установлен перед сварочным инструментом 3, а дополнительный датчик 2 - перед основным датчиком 1.

При этом плоскости нулевого положения датчиков совпадают друг с другом и проходят центры Ц датчиков.

Датчики 1 и 2 имеют возможность совместно перемещаться относительно сварочного инструмента 3 поперек стыка для согласования в начале сварки.

Основной датчик 1 электрически соединен с преобразователем сигналов4, выход которого соединен с суммирующим устройством .

Дополнительный электромагнитный датчик 2 электрически соединен через преобразователь сигналов 6 с одним из входов вычитающего устройства 7.

На другие входы устройства 7 подается сигнал с преобразователя 4 и корректирующего источника 8 начальной установки. Выходной сигнал вычитающего устройства 7 подается на суммирующее устройство, управляющее реверсивным приводом корректора поперечного перемещения, сварочного инструмента 3 и датчиков 1 и 2.

Суммирующее и вычитающее 7 устройства для сиrналов постоянного тока построены на основе операционных усилителей. Коэффициент передачи Кп сигнала вычитающего устройства 7 устанавливают численно равным отношеwe расстояния L между осью сварочного инструмента 3 и центром основного датчика 1 к расстоянию 1 между центрами основного 1 и дополнительного 2 датчиков, т.в. Ко — — -Г- (1) (см. фиг..3) .

Как известно, электромагнитные датчики обладают достаточно широкой областью линейной зависимости амплитуды выходного напряжения от смещения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве сигналы на выходах преобразователей 4 и б линейно и однозначно определяют относительное расположение датчиков и стыка в указанном диапазоне. Так как большинство протяженных стыков на трубах, полотнищах и т.п. изделиях имеют небольшую кри925573

5 виану (т. е. радиус кривизны значительно больше расстояния между датчика ми и сварочным инструментом), то смещение S между дополнительным датчиком 2 и стыком (см.фиг. 3) будет всегда значительно меньше диапазона линейности выходного сигнала датчика °

Перед началом сварки включают следящую систему только с основным датчиком I положения стыка и устанавливают его в нулевое положение над стыком. В этом положении совмещают ось сварочного инструмента 3 со стыком (см.фиг. 3). При расположении стыка под углом к направляющим перемещения 1$ сварочного инструмента дополнительный . датчик 2 окажется смещенным со стыка на величину S. Отключив привод поперечной корректировки сварочного инструмента, подключают датчик 2, прещ .образователи 4 и 6 и вычитающее устройство 7 к суммирующему устройству 5.

На выходе устройства 5 появится сигнал, пропорциональный величине смещения S. 25

Этот разностный сигнал компенси руют корректирующим источником 8 начальной установки, контролируя нулевой выходной сигнал на устройстве 5 с помощью измерительного устройства. зо

При этом нулевое положение Ц датчика 2 будет сдвинуто относительно начального положения на величину S и будет совмещено со стыком. Затеи подключают привод поперечных перемещений к суммирующему устройству 5 и устройство подготовлено к сварке.

В процессе сварки при смещении стыка в любую сторону на один вход суммирующего устройства 5 поступает управляющий сигнал постоянного тока с преобразователя 4 основного датчи" ка, а на другой - разностный сигнал обоих датчиков 1 и 2 от вычитающе" го устройства 7; Так как коэффициенты усиления обоих преобразователей 4 и 6 установлены одинаковыми, то в случае постоянного наклона стыка к направлению движения сварочного инструмента на выходе вычитающего устройства 7 отсутствует раэностный сигнал при смещении обоих датчиков

cb стыка (так как величины смещений одинаковы). На выходе устройства 5 вырабатывается сигнал, пропорциональный мгновенной величине смещения датчика 1 со стыка, который управляет приводом корректора. Для описания работы устройства при слежении за кри-

6 волинейным стыком рассмотрим фиг. 3.

Пунктиром изображено положение датчиков и сварочного инструмента в случае, когда дополнительный датчик 2 отключен. При этом центр Ц датчика 1 совмещен со стыком, а ось инструмента окажется смещенной со стыка на величину Ь и центр Ц 1 датчика 2 смещенным на величину О. Из подобия треугольников, образованных линией стыка и центрами датчиков инструмента, следует

6 b.

L К вЂ” — откуда Й=Ь вЂ” = — °

Устройство обеспечивает совмещение оси сварочного инструмента 3 со стыком, как показано сплошными линиями на фиг. 3 справа.

Для промежуточного мгновенного положения на фиг. 3 следует, что датчик 1 отклонился от стыка на величину Ь и на преобразователе 4 вырабатывается сигнал, пропорциональныи смещению Ь . Датчик 2 отклонился от стыка на величину О+Ь и на преобразователе 6 вырабатывается сигнал, про" порциональный смещению О +Ь . На выходе вычитающего устройства 7 появится сигнал, равный разности сигналов преобразователей 4 и 6, т.е. сигнал, пропорциональный величине

Ь -(О + и ).

С учетом установленного коэффициента передачи Кп на выходе суммирующего устройства 5 появится сигнал Ug пропорциональный сумме сигналов преобразователя 4 и устройства 7, т.е.

Ug = Ь ° K (Ь -(О+Ь)j.

Так как электрод совмещен со стыком, то для указанного мгновенного положения, система должна находиться в равновесии, т.е. выходной сигнал суммирующего устройства 5 должен равняться О. Подставив выражение (2) в выражение (3), получим т.е. система находится в положении равновесия.

Следовательно, в предложенном следящем устройстве по сравнению с известными компенсациями методической погрешности, вызванной удалением датчика стыка от точки сварки, достигается при использовании только одного корректирующего привода, что значительно упрощает конструкцию устройства, повышает надежность его

925573 в работе, а следовательно, и качество сварных соединений.

Формула изобретения

Следящее устройство, содержащее основной электромагнитный датчик положения стыка, закрепленный впереди сварочного инструмента по ходу 10 сварки, подключенный к датчику преобразователь его сигнала, а также привод поперечного перемещения сварочного инструм нта, о т л и ч.а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет использования одного корректирующего привода, в устройство введены источник корректирующего сигнала начальной установки и последовательно соединенные дополнительный электромагнитный датчик положения стыка, установленный впереди основного да чика по ходу сварки, преобразовател, его сигнала, вычитающее и суммирующее устройства, при этом источник корректирующего сигнала и преобразователь сигнала основного датчика под ключены к входам вычитающего устрой:ства, выход последнего и выход преоб разователя основного сигнала подключены к входам суммирующего устройства, при этом его выход подключен к приводу поперечного перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Львов Н.С.Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессое. И., нйашиностроение", 1973, с.117;

2. Авторское свидетельство СССР

182817, кл. В .23 К 9/IQ, 05.07.62.

925573

4ЬемФ аА рми

kcFrt NA+w ив Ю tt в иеисвмир ест е угур

° илегюрумуююа: ф и83

Составитель Г.Чайковский

Техред Ж. Кастелевич Корректор М.41àÐoíì

Редактор О.Юркрва

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, Заказ 4709/1 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5