Устройство для автоматического копирования линии сварного соединения Советский патент 1985 года по МПК B23K15/00 B23K9/10 

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов и может быть использовано для автоматического копирования линии сварного соединения, например, при электроннолучевой или дуговой сварке. Известно устройство для автоматического копирования линии сварного соединения, согласно которому в качестве датчика положения копируемой линии используют двухпозиционный датчик, с выхода которого на привод коррекции положения рабочего органа в зависимости от положения последнего относительно указанной линии поступает сигнал только направления, но не величины коррекции. В устройстве выходы датчика связаны с входами привода коррекции, жестко связанного с указанным датчиком. Копирование осуществляется в релейном режиме работы устройства i. Недостатками данного устройства являются низкая точность копирования, вызванная отсутствием средств компенсации люфта в механизме коррекции, а также ограниченные функциональные возможности, связанные с необходимостью непрерывного получения с выходов датчика текущей информации о знаке отклонения копируемой линии. Непрерывность сигнала отклонения позволяет осуществлять коррекцию в том или ином направлении до момента изменения знака указанного отклонения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для записи программы управления промыщленным роботом, содержащее регистр памяти, блок обучения, последовательно соединенные запоминающий блок, блок управления, реверсивный счетчик и сумматор, а также элемент задержки и последовательно соединенпые формирователь импульсов и триггер, выход .су.мматора подключен к входу запоминающего блока, первый и второй выходы блока обучения подсоединены к вторым входам блока управления и сумматора соответственно, третий вход сумматора подсоединен к выходу регистра памяти, первый вход формирователя импульсов подключен к выходу блока управления, вторые входы формирователя импульсов и триггера подключены к выходу элемента задержки, вход которого подсоединен к второму входу блока обучения 2. Известное устройство обеспечивает высокую точность копирования (функции релейного датчика в данном случае выполняет блок обучения) за счет учета величины люфта при обработке знакопеременного сигнала с выхода датчика. Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как достижение заданной точности копирования возможно в данном устройстве только при непрерывном получении информации об отклонении копируемой лиНИИ. При дискретном съеме сигнала отклонения с выхода релейного датчика устройство не обеспечивает необходимой точности копирования из-за возникающей при этом неопределенности положения рабочего органа в интервалах между моментами получения информации (опросами датчика положения коп.ируемой линии). Так как с выхода датчики получают информацию только о знаке отклонения, то коррекция положения рабочего органа, производимая в промежутках между каждым предыдущим и последующим опросами датчика, может привести как к перекомпенсации, так и к недокомпенсации, причем значительной, отклонения копируемой линии относительно текущего положения датчика (а, следовательно, и рабочего органа, так как последний жестко связан с датчиком). Дискретный съем информации осуществляется, например, в устройствах автоматического копирования для электроннолучевой сварки с использованием в качестве датчика положения копируемой линии датчиков вторичной эмиссии электронов. Информацию о знаке отклонения копируемой линии в указанных устройствах получают не непрерывно, а периодически в моменты запирания основного пучка электронов и сканирования пучком малой мощности поперек копируемой линии. Периодичность получения информации в подобных устройствах автоматического копирования увеличивает время совмещения положения рабочего органа с копируемой линией, и, следовательно снижает точность копирования. Таким образом, применение известного устройства ограничено возможностью использования лишь релейного датчика непрерывной информации и не позволяет обеспечить необходимую точность копирования при использовании релейного датчика с периодическим получением информации о копируемой линии, когда во время коррекции в интервалах между опросами датчика обратная связь по положению рабочего органа отсутствует. Целью изобретения является повыщение качества сварного соединения за счет повыщения точности копирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического копирования линии сварного соединения, содержаще.м релейный датчик положения копируемой линии, первый и второй выходы которого сое„ ..... .,.... динены с приводом коррекции положения рабочего органа, а вход датчика положения копируемой линии соединен с первым выходом блока управления, второй, третий и четвертый выходы последнего соединены с приводом перемещения рабочего органа, первый вход сумматора соединен с выходом реверсивного счетчика, регистр памяти, третий выход релейного датчика положения копируемой линии через элемент задержки соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами первого и второго ждущих мультивибраторов, в него введены блок выделения сигнала перекомпенсации, делитель частоты, третий и четвертый элементы И, при этом входы реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго ждущих мультивибраторов, второй вход сумматора через третий элемент И соединен с регистром памяти, второй вход третьего элемента И соединён с первым входом четвертого элемента И, вторым входом второго элемента И и с выходом блока выделения сигнала перекомпенсации, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами релейного датчика положения копируемой линии, четвертый выход последнего соединен также с вторым входом четвертого элемента И и первым входом делителя частоты, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, выход сумматора соединен с третьим входом делителя частоты, выход последнего соединен с приводом коррекции положения рабочего органа, выход четвертого элемента И соединен с вторым входом первого элемента И и с пятым входом блока выделения сигнала перекомпенсации.

Блок выделения сигнала перекомпенсации содержит две дифференцирующие цепочки, два элемента ИЛИ и триггер, при этом выходы -элементов ИЛИ соединены с первым и вторым входами триггера, первый и второй входы первого элемента ИЛИ являются четвертым и пятым входами блока, первый и второй входы второго элемента ИЛИ соединены через дифференцирующие цепочки с первым и вторым входами блока, третий вход триггера является третьим входом блока, а выход триггера является выходом блока.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 управления, выходы которого подключены к датчику 2 положения копируемой линии, приводу 3 перемещения рабочего органа и второму входу делителя 4 частоты. Первый-четвертый выходы датчика 2 положения соединены с первым-четвертым входами блока 5 выделения сигнала перекомпенсации. Первый 6 и второй 7 эле.менты И последовательно соединены с ждущими мультивибраторами 8 и 9 соответственно, выходы последних подключены к входам реверсивного счетчика 10. Выход блока 5 выделения сигнала перекомпенсации связан с вторыми входами второго 7, третьего 11 и четвертого 12 элементов И. Первый вход третьего элемента И L1 подключен к регистру 13 памяти, а выход - к второму входу сумматора 14, первый вход которого связан с выходом реверсивного

счетчика 10, а выход - с управляющим входом делителя 4 частоты. Первый и второй выходы датчика 2 положения подключены также к входу привода 15 коррекции, другой вход которого связан с выходом сумматора 14 частоты. Третий выход датчика 2 положения через элемент 16 задержки связан с первыми входами первого 6 и второго 7 элементов И. Четвертый выход датчика 2 положения соединен с первым входом

0 четвертого элемента И 12, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и пятому входу блока 5 выделения сигнала перекомпенсации. Последний содержит две дифференцирующие цепочки 17 и 18, содержащие RC-цепь с диодами D,

два элемента ИЛИ 19 и 20, триггер 21. Связи между реверсивным счетчиком 10 и сумматором 14, регистром 13 памяти и сумматором 14, а также между сумматором 14 и делителем 4 частоты являются многопро0 водными. Приводы 3 и 15 механически связаны с датчиком 2 положения копируемой линии и рабочим органом.

Устройство для автоматического копирования работает следующим образом.

Блоком 1 управления задаются направление и скорость перемещения рабочего органа и датчика 2 положения копируемой линии. При этом сигналы блока 1 управления поступают на привод 3 перемещения рабочего органа в виде частоты следования имQ пульсов f ,и потенциалов «Плюс или «Минус. Кроме того, сигнал f подается на второй вход управляемого делитатя 4 частоты. Датчик 2 положения копируемой линии опращивается блоком 1 управления с частотой, пропорциональной f , но значительно

меньшей. Опрос датчика 2 и, следовательно, съем информации о знаке отклонения копируе.мой линии от текущего положения датчика 2 (и рабочего органа) осуществляются, таким образом, через равные интервалы пути в направлении основного движения. Сигналы «Плюс и «Минус на выходе датчика 2 указывают направление отклонения копируемой линии, сигнал «О запрещает на входе управляемого делителя частоты 4 прохождение импульсов коррекции на вход

привода 15 коррекции. В регистр 13 памяти предварительно заносится число импульсов, соответствующее величине люфта исполнительного механизма при отработке их приводом 15 коррекции.

При отклонении копируемой линии от текущего положения рабочего органа на первом или втором выходах датчика 2 положения появляются сигналы соотвегственно «Плюс или «Минус. При изменении знака отклонения возникший перепад напряжения

, через одну из дифференцирующих цепочек 17 или 18 и элемент ИЛИ 20 блока 5 выделения сигнала перекомпенсации переводит триггер 21 в «единичное состояние. Изменение знака отклонения копируемой линии, регистрируемое «единичным состоянием триггера 21, свидетельствует о том, что в результате коррекции положения рабочего органа произошла перекомпенсация указанного отклонения. Перевод триггера 21 в «единичное состояние осуществляется при наличии синхронизирующего сигнала, поступающего с частотой опроса датчика 2 положения на третий вход блока 5 выделения сигнала перекомпенсации. Сброс триггера 21 в исходное состояние произойдет после того, как на четвертом или пятом входах блока 5 выделения сигнала перекомпенсации появляются сигналы соответственно «О или «Недокомпенсация. Сигнал недокомпенсации появляется на выходе четвертого элемента И 12 при отсутствии сигнала «О с четвертого выхода датчика 2 положения и сигнала перекомпенсации с выхода триггера 21. При этом сигнал с выхода четвертого элемента И 12 поступает на вход первого элемента И 6 и при наличии синхронизирующего сигнала, поступающего при опросе датчика 2 положения с его третьего выхода через элемент 16 задержки на второй вход первого элемента И 6, поступает далее через ждущий мультивибратор 8 на суммирующий вход реверсивного счетчика 10. Содержимое последнего при наличии сигнала недокомпенсации увеличивается на единицу в каждом цикле опроса дат.чика 2 положения. И наоборот, содержимое реверсивного счетчика 10 уменьщается на единицу в очередном цикле опроса при наличии сигнала перекомпенсации, поступающего с выхода триггера 21 через второй элемент И 7 и ждущий мультивибратор 9 на вычитаювход реверсивного счетчика 1U. Сощий вход реверсивного счетчика 10. стояние реверсивного счетчика 10 переписывается в параллельном коде в сумматор 14, где записанное число складывается с содержимым регистра 13 памяти при наличии разрещающего сигнала, поступающего с выхода триггера 21 на второй вход третьего элемента И 11. Сложение содержимого реверсивного счетчика 10 и.регистра 13 памяти будет иметь место, таким образом, лишь

при перекомпенсации отклонения копируеповышеНия точности копирования. мой линии и связано с необходимостью компенсации люфта в механизме коррекции, а также с необходимостью компенсации люфта в механизме коррекции при реверсе привода 15 коррекции. Реверс привода 15 осуществляется при смене знака отклонения копируемой линии, т.е. при перекомпенсации. Содержимое сумматора 14 управляет степенью деления частоты сигналов fx,.. поступающих с блока 1 управления на вход управляемого делителя 4 частоты. Эти сигналы поступают далее на привод 15 коррекции положения рабочего органа и перемещают последний в направлении компенсации отклонения копируемой линии, определяемой знаками «Плюс или «Минус сигналов, подаваемых на входы привода 15 коррекции с соответствующих выходов датчика 2 положения. Сущность работы устройства в целом заключается в увеличении или уменьшении (с помощью содержимого реверсивного счетчика 10) сигнала коррекции в зависимости от того, имеет ли место в интервалах между опросами датчика 2 перекомпенсация отклонения копируемой линии, и в этом случае одновременно с реверсом привода 15 коррекции и отработкой величины люфта необходимо уменьшить величину коррекции (путем уменьшения на единицу содержимого реверсивного счетчика 10), или произошла недокомпенсация и необходимо увеличить величину коррекции (путем добавления единицьт в реверсивный счетчик 10). При каждом новом опросе датчика 2 положения цикл повторяется. В случае копирования прямых линий, находящихся под углом к оси основного движения, состояние реверсивного счетчика 10 стабилизируется через несколько циклов, При копировании кривых и ломаных лиНИИ величина числа в реверсивном счетчике 10 будет переменной. Таким образом, предложенное устройство обеспечивает автоматическое копирование линии сварного соединения при использовании релейного датчика с периодическим получением информации об отклонении копируемой .линии. За счет этого расщиряются его функциональные возможности и повышается качество сварного соединения за счет

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОПИРОВАНИЯ ЛИНИИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ, содержащее релейный датчик положения копируемой линии, первый и второй выходы которого соединены с приводом коррекции положения рабочего органа, а вход датчика наложения копируемой линии соединен с первым выходом блока управления, второй, третий и четвертый выходы последнего соединены с приводом перемещения рабочего органа, первый вход сумматора соединен с выходом реверсивного счетчнка, регистр памяти, третий выход релейного датчика положения копируемой линии через элемент задержки соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго ждущих мультивибраторов, отличающееся тем, что, с целью повыщения качества сварного соединения за счет повыщения точности копирования, в него введены блок выделения сигнала перекомпенсации, делитель частоты, третий и четвертый элементы И, при этом входы реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго ждущих мультивибраторов, второй вход сумматора через третий элемент И соединен с регистром памяти, второй вход третьего элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И, вторым входом второго элемента И и с выходом блока выделения сигнала перекомпенсации, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами релейного датчика положения копируемой линии, четвертый выход последнего соединен также с вторым входом четвертого элемента И и первым входом делителя частоты, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, выход сумматора соеди(Л нен с третьим входом делителя частоты, вьи ход последнего соединен с приводом коррекции положения рабочего органа, выход четвертого элемента И соединен с вторым входом первого элемента И и с пятым входом блока выделения сигнала ,перекомпенсации 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выделения сигнала перекомпенсации содержит две дифференцирующие цепочки, два элемента ИЛИ и триггер, при 00 этом выходы элементов ИЛИ соединены с со первым и вторым входами триггера, первый о и второй входы первого элемента ИЛИ являются четвертым и пятым входами блока, Од первый и второй входы второго элемента ИЛИ, соединены через дифференцирующие цепочки с первым и вторым входами блока, третий вход триггера является третьим входом блока, а выход триггера является выходом блока.