Комбинированный датчик для сварки Советский патент 1984 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к сварочно му производству и может быть исполь зовано При создании роботов для дуговой сварки для измерения ширины сварочной ванны и положения стыка. Известно устройство, содержащее систему для колебания дуги поперек стыка, первое и второе устройства для запоминания значений напряжения дуги в крайних положениях, устройст во сравнения напряжений запоминающих -устройств, переключатель, источник питания дуги lj . В этом устройстве при сварке швов с разделкой или угловых швов измере ние и сравнение напряжения дуги при отклонении ее вправо и влево от стационарного положения позволяет оцени величину смещения электрода относительно стыка и скорректировать его. Недостатками устройства являются мал ассортимент свариваемых стыков (угло вые стыки и стыки с глубокой разделкой) и низкая точность. Известно также устройство, содержащее систему для колебания дуги поперек стыка, соединенное через переключатель с генератором импульсов, первое и второе запоминакнцие устройс ва для запоминания напряжения дуги при отклонении ее вправо и влево от стационарного положения, устройство сравнения для сравнения этих напряже ний, сигнал на выходе которого позво ляет судить о положении сварочной ванны 2j . Недостатками данного устройства ; являются низкая точность получаемой информации и ограниченный ассортимент свариваемых стыков. Цель изобретения - расширение ассортимента свариваемых стыков и повы шение точности измерения положения свариваемого стыка и размера сварочной ванны. Поставленная цель достигается тем что в комбинированном датчике для сварки,- содержащем блок колебания дуги поперек стыка, генератор импульсов, переключатель, первый и второй генер-аторы пилообразного тока, первое и второе запоминающие устройст ва, вьгоодная клемма нагрузки соединена с первыми входами первого и второго нелинейных элементов, вторые входы которых соединены соответственно с источниками первого и второго заданного напряжения дуги, а выходы соответственно через первый и второй формирователи импульсов соединены с первыми входами первого и второго ключей, вторые входы которых соединены соответственно с входами первого и второго генераторов пилообразного тока, выходы которых соединены с сигнальными входами первого и второго запоминающих устройств, управляющие входы которых соединены с выходами первого и второго ключей, а через первый и второй нормирующие усилители соединены с входами первого устройства сравнения и устройства суммирования, причем выход устройства суммирования соединен с первым входом второго устройства сравнения, второй вход которого соединен с источником напряжения, пропорционального требуемой ширине ванны. На фиг.1 изображен комбинированный датчик для сварки; на фиг.2 временные диаграммы работы элементов датчика. Датчик содержит генератор 1 импульсов, соединенный через переключатель 2 с первым 3 и вторым А генераторами пилообразного тока, выходы которых соединены с блоком 5 колебания дуги поперек стыка, создающего магнитное поле в зоне дуги 6. Выводная клемма нагрузки соединена с первым входом первого нелинейного элемента 7, второй вход которого соединен с источником,первого заданного напряжения дуги UA,. Выход элемента 7 через первый формирователь 8 импульсов соединен с первым входом первого ключа 9, второй вход которого соединен с входом первого генератора 3, а выход - с управляющим входом первого запоминающего устройства 10, сигнальный вход которого связан с выходом первого генератора 3. Выводная клемма нагрузки (дуговой промежуток) связана также с первым входом второго нелинейного элемента 11, второй вход которого соединен с источником второго заданного напряжения дуги Ид. Выход элемента 11 через второй формирователь 12 импульсов соединен с первым входом второго ключа 13, второй вход которого соединен с входом второго генератора 4, а выход - с управляющим входом второго запоминающего устройства 14. Выходы устройств 10 и 14 через первый 15 и второй 16 номирующие усилители соединены с входами первого устройства 17 сравнения и устройства 18 суммирования. Выход устройства 18 соединен с первым входом второго устрой ства 19 сравнения, второй вход которого связан с источником напряжения UQ , пропорционального заданной ширине сварочной ванны. Комбинированный датчик для сварки работает следующим образом. Генератор 1 импульсов вырабатывает парные прямоугольные импульсы заданной частоты и длительности, сдв нутые по времени друг относительно друга на времяi (фиг.2 ). Эти импульсы через переключатель 2 поступают на входы первого 3 и второго 4 генераторов- пилообразного тока разли ной полярности (фиг.2), протекающего через обмотку возбуждения блока 5 колебания дуги поперек стыка. Это токи создают поперечное магнитное поле в зоне горения дуги 6, под действием которого дуга отклоняется в одну и в другую сторону от стыка. Направление отклонения определяется, знаком тока в обмотках возбуждения блока 5. Характер изменения напряженйя дуги определяется как шириной сварочной ванны, так и положением дуги относительно стыка. При отклонении дуги в одну сторону и достижении напряжением дуги первого заданного значения ид , уста новленного на первом нелинейном элементе 7, первый формирователь 8 импульсов формирует сигнал, поступающий на первый вход первого ключа 9, второй вход которого соединен с входом первого генератора 3. На выходе ключа 9 при наличии импульсов на пер вом и втором входах формируется сигнал управления, поступающий на управ ляющий вход первого запоминающего устройства 10, на сигнальный вход которого поступает сигнал, пропорцио нальный току генератора 3. Таким образом, на выходе устройства 10 будет напряжение, пропорциональное току генератора 3 в момент достижения на пряжением дуги значения U д, При отклонении дуги в другую сторону и достижении напряжением дуги второго заданного значения U, установленного на втором нелинейном эле- менте 11, аналогично описанному вьше с помощью второго формирователя 12 импульсов, второго ключа 13 на выходе второго запоминающего устройства 14 получается напряжение, пропорциональное току 2 генератора 4 в момент достижения напряжением дуги значения С выхода устройства 10 напряжение поступает на первый нормирующий усилитель 15, с выхода устройства 14 - на второй нормирующий усилитель 16, коэффициенты передачи кото--: рьгх устанавливаются таким образом. чтобы уравнять сигналы на их выходах при расположении горелки над стыком. С выходов усилителей 15 и 16 напряжения поступают на входы первого устройства 17 сравнения и суммирующего устройства 18. Сигнал на выходе первого устройства 17 сравнения ст k i -k2i 2 будет равен нулю, если горелка расположена над стыком. При смещении горелки со стьжа происходит и-зменение величин токов становится ( ст 0. Если ширина ванны соответствует . заданной, то напряжение на выходе устройства 18 Ug ,+ будет равно заданному напряжению Ug и сигнал на выходе второго устройства 19 сравнения g U(,- Ug будет равна нулю. При изменении ширины ванны будут меняться токи 1 и ij и станет 0. При сварке стыкового и углового соединения выбирается тогда при расположении горелки над стыком за счет симметрии теплового поля дуги При смещении горелки относительно .стыка симметрия нарушается, становится 4 ф -{„ к на выходе устройства 17 появляется сигнал . О, величина и знак которого определяются величиной и направлением смещения горелки относительно стыка. При сварке нахлесточного соединения выбирается Уд., / иД2 , причем разность напряжений ид. Ц, устанавливается таким образом, чтобы бьшо р 0 при расположении горелки над стыком. Тогда опять при смещении горелки со стыка величина и знак сигнала (. j О будут определяться величиной и направлением смещения горелки относительно стыка. Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет расширить ассортимент свариваемых стыков и увеличить функциональные возможности датчика.

V.

Vi

j

КОМБИНИРОВАННЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ СВАРКИ, содержащий блок колебания дуги поперек стыка, генератор импульсов, переключатель, первый и второй генераторы пилообразного тока, первое и второе запоминающие устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения ассортимента свариваемых стыков и повьшения точности измерения положения свариваемого стыка и размера сварочной ванны, выводная клемма нагрузки соединена с первыми входами первого и второго нелинейных элементов, вторые входы которых соединены соответственно с источниками первого и второго заданного напряжения дуги, а выходы соответственно через первый и второй формирователи импульсов соединены с первыми входами первого и второго ключей, вторые входы которых соединены с входами первого и второго генераторов пилообразного тока, выходы которых соединены с сигнальными входами первого и второго запоминающих устройств, управляющие входы которых соединены с выходами первого и второго ключей, а выходы через первый и второй нормирующий усилители соединены с входами первого устройства сравнения и устройства суммирования, причем выход устройства суммирования соединен с первым входом второго устройства сравнения, второй вход которого соединен с источником напряжения, пропорционального требуемой ширине ванны. EHIE

CM

«V