Комбинированный датчик для дуговой сварки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских (ii> 94в058

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.07.80 (21) 2960857/25-27 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень «¹ 25 (45) Дата опубликования описания 07.07.82 (51) М 1 ч з В 23 К 9(10

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621 791 75 (088.8) (72) Автор 1 изобретения В. Ф. Трефилов

l (71) Заявитель Горьковский политехнический институт им. A. А. )Kpfnoaa„., : . -- - . ". (54) КОМБИНИРОВАННЫЙ ДАТЧИК

ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при создании роботов для дуговой сварки сложных поверхностей.

Известно устройство для измерения нормали оси электрода к поверхности изделия, в котором для получения информации о положении оси электрода относительно поверхности изделия осуществляют круговое сканирование электродом и производят замер напряжения в двух парах точек, расположенных в перпендикулярных плоскостях. Результаты сравнения напряжения в каждой паре точек используют для разворота детали до нормали к оси электрода в соответствующей плоскости (1).

Недостатком устройства является низкая частота сканирования и, соответственно, низкое быстродействие приводов поворота.

Известно устройство для измерения провара, в котором для измерения глубины провара используют дополнительную измерительную дугу, расположенную на некотором расстоянии от рабочей дуги, и занитанную от дополнительного источника. Разность напряжений рабочей и измерительной дуги используется для регулирования глубины провара. Недостатком этого устройства является сравнительно сложная горелка, дополнительный источник питания, термическое воздействие измерительной дуги на металл, относительно большая база датчика, не позволяющая

5 получать высокую точность при сварке изделий с малыми радиуса ми кривизны поверхности (2).

В качестве прототипа вы брано устройство для колебания дуги поперек стыка, первое и второе устройство,для запоминания значений напряжения дуги в крайних положениях, устройство ср авнения напряжений запоминающих устройств, переключатель. В этом устройстве прн сварке швов с разделкой измерение и сравнение значений вапряжения дуги при отклонении ее вправо и влево от стационарного положения позволяют оценить величину смещения электрода относительно раздел-. ки и скорректировать его (3).

Недостатками устройства являются малый объем информации, получаемой от датчика, узкий диапазон конфигураций свариваемого стыка (только стыки с разделкой в деталях больших толщпн), возможность сбоев при амплитуде колебаний дуги, не соответствующей величине смещения электрода относительно стыка.

Целью изобретения является расширение технологических воэможностей за

941058 счет обейлечения слежения за стыком с уменьшенным радиусом кривизны стыка деталей до 3 — 5 мм, а также увеличение объема получаемой информации.

Поставленная цель достигается за счет того, что в комбинированный датчик, содержащий блок колебания, дуги поперек стыка, соединенный через переключатель с генератором им пульсов, первыи и второй запоминающие элементы, блок сравнения, входы которого соединены с первым и вторым за поминающими элементами, введены блок колебаний дуги вдоль стыка, регулятор амплитуды колебаний дуги, блок выделения минимума напряжения дуги, третий, четвертый и пятый запоминающие элементы, второй и третий блоки сравнения,. корректор, привод поворота горелки в .плоскости стыка, привод поворота горелки поперек стыка и регулятор провара, при этом вход последнего подключен к выходу третьего блока сравнения, а входы этого блока соединены с третьим и пятым запоминающими элементами, причем блок колебания дуги вдоль стыка соединен через переклн>чатель с выходом регулятора амплитуды колебаний, входы которого соединены с генератором импульсов и с выходом блока выделения минимума напряжения дуги, первый вход второго блока сравнения соединен через корректор с третьим, а второй вход — с четвертым запоминающими элсментами, выход — с приводом поворота горелки в плоскости стыка, входы третьего блока сравнения соединены с третьим и пятым запоминающими элементами,,при этом.все запоминающие элегменты соединены через переключатель с выводной клеммой нагрузки.

На фиг. 1 изображено расположение элементов комбинированного датчика; на фиг. 2 — схема соединения элементов датчика; на фиг. 3 — график распределения во времени управляющих импульсов. ,цатчпк содержит генератор импульсов

1 (фиг. 2), соединенный с переключателем

2 и регулятором 3 амплитуды колебаний дуги изменением тока возбуждения катушек, блок 4 колебания дуги вдоль стыка и блок 5 колебания дуги поперек стыка, соединенные через переключатель 2 с регулятором 3, блок 6 выделения минимума напряжения дуги третий запоминающий элемент 7, четвертый за номи нающии элемент 8, связанные через переключатель 2 с напряжением дуги, корректор 9, соединяющий элемент 7 и,блок сравнения 10, связанный также с элементом 8, привод

11 поворота горелки в плоскости стыка, соединенный с выходом блока 10, первый

12 и второй 13 запоминающий элементы, соединенные через переключатель 2 с напряжением дуги, первый блок сравнения

14, связанный с элементами 12 и 13, при5

Зо

50 дд

65 вод 15 поворота горелки поперек стыка, связанный с выходом блока 14, пятый запоминающий элемент 16, связанный через переключатель 2 с напряжением дуги, третий блок сравнения 17, соединенный с элементами 7 и 16, регулятор провара 18, связанный с выходом блока 17.

Работа комбинированного датчика для дуговой сварки осуществляется следующим образом (фиг. 2).

Генератор импульсов 1 формирует им,пульсы управления переключателем 2 и регулятором 3 амплитуды колебаний луги блока 4 колебания дуги вдоль стыка и блока 5 колебания дуги поперек стыка.

Первый импульс генератора 1 управляет отклонением дуги вперед. При увеличении амплитуды колебания дуги блока 4 дуга отклоняется вперед, длина и на пряжение дуги уменьшаются до достижения в точке А (фиг. 1) минимального значения, равного U.r (фиг. Зб). В этот момент блок

6 выделения минимума напряжения луги формирует сигнал на ограничение тока возбужленпя блока 4, который запоми нается в регуляторе 3 и ограничивает амплитуду импульсов тока возбуждения, отклоняющих Лугу вперед л, назад „, вправо ic и влево 4, (фиг. 3 а).

В момент прохождения импульса r через катушку блока 4 переключатель 2 подключает напряжение дуги к третьему запоминающему элементу 7, запоминающему минимальное напряжение дуги U (фиг. Зб) при ее отклонении вперед. В момент грохождения импульса i через катушку блока 5 переключатель 2 подключает напряжение дуги к четвертому запоминающему элементу 8, запоминающему напряжеш.е дуги U> .при отклонении ее назад. С элеигеггТа 8 rrarrpsrir errrre rrocTyrraeT rra тор 9, с помощью которого изменяется коэффициент передачи в зависимости о-, формы сварочной ванночки (фиг. 1в) таким образо 1, чтобы установить горелку по норма",è в процессе настройки. Напряжения с выходов блоков 7 и 9 сравниваются во втором блоке сравнения 10 и голу,;erríaÿ разность управляет приводом 1! поворота горелки в плоскости стыка, поворачивающим горелку ло нормали к поверхности в плоскости стыка.

В момент прохождения пмгульса i- через катушку блока 5 лля колебания дуги поперек стыка дуга отклоняется вправо и переключатель 2 подключает напряжение дуги к первому запоминающему элементу

12 лля запоминания значения напряжения дуги. В момент прохождения импульса через катушку блока 5 дуга отклоняется влево и переключатель 2,подлючает напряжение дуги ко второму запоминающему элементу 13. Напряжения элементов 12 и

13 сравниваются в первом блоках сравнения 14, которое управляет вторым приво941058 дом 15 поворота горелки поперек стыка, поворачивающим горелку до норма",è к поверхности в плоскости, Io .сречной стыку.

Во время отсутствия импульсов в катушках блоков 4 и 5 напряжение дуги через переключатель 2 поступает в пятый запоминающий элемент 16. С выходов элементов 7 и 16 напряжения поступают в третий блок сравнения 17, напряжение с выхода которого управляет регулятором провара 18.

Таким образом, преимуществами датчика является возможность в одном датчике .получить информацию о глубине провара, положении оси горелки относительно поверхкости изделия .в продольной плоскости стыиа, о положении оси горелки относительно поверхности изделия в нлоскости поперечной стыку. Измерительная база датчика определяется величиной смещения дуги относительно точки сварки и является минимальной, что способствует повышению точности измерения при сварке поверхностей большой кривизны.

Время t U существования измерительных импульсов i — iD мало по сравнению с периодом измерения Т, поэтому процесс измерения не оказывает влияния на режим сварки. Частота следования измерительных

1 импульсов f = — выбир ается на порядок

Т больше наибольшей из раоочих частот приводов поворота 11, 15 и регулятора ировара 18 и не влияет на их быстродействие.

Формула изобретения

Комбинированный датчик для дуговой сварки, содержащий блок колебания дуги поперек стыка, соединенный через переключатель с генератором импульсов, первый и второй запоминающие элементы, блок сравнения, входы которого соединены с первым и вторым запоминающими элементами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью . расширения его технологических возможностей за счет обеспечения слежения за стыком с малым радиусом кривизны, в него введены блок колебания дуги вдоль стыка, регулятор амплитуды колебаний дуги, блок выделення,минимума Напряжения дуги, третий, четвертый и пятый запоминающие элементы, второй и третий блоки сравнения, корректор, привод поворота горелки в нлоскости стыка, привод поворота горелки поперек стыка и регулятор провара, причем вход последl5 него подключен к выходу третьего блока сравнения, а входы этого блока соединены с третьим н пятым запоминающими элементами, блок колебания дуги вдоль стыка соединен через переключатель с выхо20 дом регулятора амплитуды колебаний, входы последнего соединены с генератором импульсов и с выходом блока выделения минимума напряжения дуги, первый вход второго блока сравнения соединен через корректор с третьим, а второй вход — с четвертым запоминающими элементами, выход второго блока сравнения — с приводом поворота горелки в плоскости стыка, входы третьего блока сравнения соединены с третьим и пятым запоминающими элементами, при этом все запоминающие элементы соединены через переключатель с выводной клеммой нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экслертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

40 № 618223, кл. В 23 К 9/10, 26.12.76.

2. Авторское свидетельство СССР № 709294, кл. В 23 К 9/10, 14.04.78.

3. Патент ФРГ № 2546894, кл. В 23 К

9/10, 28.04.77 (прототип).

941058

Составитель К. Глаголев

Техред И. Пенчко

Редактор Н. Коляда

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил пред. «Патент»

Заказ 687/530 Изд. № 177 Тираж 1151 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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