Устройство управления положением электросварочной горелки Советский патент 1985 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к сварочно му производству, а именно к устройс вам автоматического наведения элект рода на стык свариваемых кромок с использованием дуги в качестве датч ка при электродуговой сварке угловы и разделенных швов, ц может найти применение в машиностроительной, судостроительной и других отраслях техники. Целью изобретения является довьш1 ,ние качества сварного соединения за счет обеспечения поведения горелки на свариваемый стык в биссектральиой плоскости. Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления по ложением электросварочной горелки дополнительно введены второй порого вый элемент, триггер, два элемента И, два времяимпульсных преобразователя, второй блок сравнения, усилитель и привод коррекции продольной оси горелки в биссектральной плоскости, что позволяет автоматизировать процесс сварки и обеспечить об служивание одним оператором группы сварочных установок.. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства управления положением электросварочной горелки на фиг. 2 - графики сигналов в хара терных точках устройства при смещении продольной оси электросварочной горелки относительно биссектральной плоскости стыка на угол об ; на фиг. фигТ 3. - графики сигналов при совме щении продольной оси электросварочной горелки- с биссектральной плоско стью стыка. Устройство управления положением электросварочной горелки содержит датчик I величины сварочного тока, подключенный к шунту 2, включенному в цепь тока сварочной дуги, выход датчика I величины сварочного тока подключен ко входу блока 3 выборки хранения минимального, значения и одному из входов первого блока 4 сравнения, к другому входу которого подключен выход блока 3 выборки и хранения минимального значения, выход первого блока 4 сравнения подключен ко входам первого 5 порогового и второго 6 порогового элементов, выход первох о порогового элемента 5 через формирователь 7 импульса подключен ко входу счетного 02 триггера 8, входу Сброс блока 3 выборки и хранения и входу установки в нулевое состояние триггера 9, вход установки триггера 9 в единичное состояние соединен с выходом второго порогового элемента 6, прямой выход счетного триггера 8 через усилитель 10 подключен к приводу П перемещения электросварочной горелки поперек стыка, один из входов первого логического «элемента И 12 соединен с прямым выходом счетного триггера 8, а один из входов второго логического элемента И I 3 соединен с инверсным выходом счетного триггера 8, другой вход первого логического элемента-И 12 и второго логического эл емента И 13 подключен к выходу триггера 9, второй блок 14 сравнения, первый вход которого через первый времяимпульс- ный преобразователь 15 соединен с , выходом первого, элемента И 12, а второй вход через второй времяимпульс- ный преобразователь 16 - с выходом второго элемента И 2-13, выход второго блока 14 сравнения через усили-. тель 17 подключен к приводу 18 коррек ции продольной оси электросварочной горелки относительно биссектральной плоскости стыка. Сварочный трансформатор 19 через шунт 2 подключен к электроду. Порог срабатывания второго порогового элемента 6 определяется стабильностью сварочного процесса и величиной дисперсии сварочного тока и находится в пределах 0,3-0,8 от порога срабатывания первого порогового элемента 5. Устройство управления положением электросварочной горелки работает следующим образом, Датчик 1 величины сварочного тока образует величину тока, протекающего через шунт 2 в сигнал, пропорциональный току, который формируется на его выходе. Предположим, что электрод находится на горизонтальном листе сваривдемого углового соединения (фиг. 2) а счетньй триггер 8 имеет единичное состояние. При этом сигнал логической единицы, вырабатываемый прямым выходом счетного триггера 8, усиливается и включает привод 11 перемещения электросварочной горелки поперек стыка в сторону движения к вертикальной стенке. При движении электрода по горизонтальной стенке (фиг. 2) 3 длина дуги увеличивается а величин сварочного тока уменьшается, следов тельно, уменьшается сигнал на выход датчика 1 величины сварочного тока Сигнал на выходе блока выборки и хр нения 3 минимального значения повто ет сигнал на входе при его уменьшен и поэтому на первый и второй вход первого, блока 4 сравнения поступают одинаковые сигналы а сигнал на его выходе равен нулю. При переходе электрода с горизонтальной стенки на вертикальную и движении по верти калькой стенке длина дуги уменьшает ся, ток увеличивается и сигнал на выходе датчика I величины сварочног тока начинает возрастать. При этом блок выборки и хранения 3 минимальн го значения выделяет минимальное значение сигнала и сохраняет это значение на своем выходе. Таким образом, на один вход первого блока сравнения с выхода 3 поступает сигнал, соответствующий минимальному значению величины сварочного тока, при перемещении электрода с горизон тальной стенки на вертикальную, а на другой - с выхода датчика I величины сварочного тока возрастающий сигнал. Сигнал на выходе первого блока 4 сравнения начинает возрастать . Нарастание сигнала приводит сначала к срабатыванию второго порогового элемента 6,. так как его порог сраба.тьшания (соответствует значению l) ниже чем у первого пороговога 5 элемента (соответствует значению l) и на выходе второгопорогового 6 элемента формируется сигнал логической единицы. Первый злемент И 12 начинает вырабатывать на выходе сигнал логической единицы. При дальнейшем нарастании сигнала срабатывает первый пороговый элемент 5, формирователь 7 импуль- са вырабатывает короткий импульс, который перебрасывает счетный триггер 8 в нулевое состояние. Это приводит к изменению направления дв жения привода 1 перемещения горелк поперек стыка и электрод начинает двигаться от вертикальной стенки к горизонтальной. Одновременно импульс с выхода формирователя 7 импульса поступает на вход Сброс блока выборки и хранения 3 и он переходит в режим вьщёлеиия минимального значения на следующем пе204риоде колебания электрода.. Этот же импульс перебрасывает триггер 9 в нулевое состояние, что приводит к окончанию -импульса на выходе первого логического элемента И 1-12. Таким образом, длительность импульса, поступающего на первый времяимпульсный преобразователь 15 (график Uy), соответствует времени, за которое величина сварочного тока возрастает от значения 1 до значения I (фиг. 2 и 3), При движении электрода с вертикальной стенки на горизонтальную прьцессы в устройстве протекают аналогично, но импульсный сигнал, соответствующий времени, за которое величина сварочного тока возрастает от значения 1 до 1 у фор- , мируется на выходе второго логического элемента И 13 и поступает на вход второго времяимпульсного преобразователя 16. Если электрод находится в биссект- ральной плоскости (фиг, 3j, то длина дуги при движении как на вертикальную стенку, т,ак и на горизонтальную . изменяется равномерно, следовательно, и нарастание Тока происходит равномерно (график I ев). При этом импульсы, поступающие на первый времяимпульсный преобразователь 15 и на второй времяимпульсный преобразователь, имеют одинаковую длительность (график И) и на второй блок 14 сравнения поступают сигналы с одинаковой амплитудой (график Цд). Сигнал рассогласования между продольной осью электросварочной горелки и биссектральной плоскостью стыка (гра- фкк Up) равен нулю. Колебания электрода симметричны относительно оси стыка (график А). Если электрод смещен относительно биссектральной плоскости (фиг. 2), то длина дуги при движении на вертикальной и горизонтальной стенке меняется одинаково Тпри смещении, показанном на фиг, 2 уменьшение длины дуги на вертикальной стенке происходит быстрее, чем на горизонтальнойj и нарастание тока на стенках происходит неравномерноIграфик IcBJ. Импульсы, поступающие на первый времяимпульсный преобразователь 15 и второй времяимпульсный преобразователь 16 различны по длительности (график и на второй блок 14 сравнения поступают сигналы с различной амплитудой

(график , ;На выходе второго 6ло ка 14 сравнения формируетсясигнал рассогласования (график U.), пропор циональный углу об смещения продольно осн электросварочной горелки от биссектральной плоскости.

Смещение продольной оси электросварочной горелки от биссектральной плоскости приводит к несимметричности полеречных колебаний относительно оси стыка и отклонения оси колебаний от оси стыка на величину, пропорциональную углу od смещения от биссектральной плоскости стыка (на

фиг, 2 величина а). Это приводит к нерагномерному проплавлению сварива емых кромок, ..

По сравнению с прототипом устройство обеспечивает поддержание электросварочной горелки в биссектральной плоскости стыкау что позволяет повысить качество сварного соединения, получить более равномерное проплавление кромок и эаполнение стыка расплавленным металлом, симметричное расположение шва относительно свариваемых кромок и автоматизировать процесс сварки длиномерных изогнутых конструкций.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ, содержащее последовательно соединенные датчик величины сварочного тока, блок выборки и хранения минимального значения, первый блок сравнения, первый пороговый элемент, формирователь импульсов, счетный триггер, усилитель и привод перемещения горелки поперек стыка, выход датчика величины сварочного тока соединен со вторым входом первого блока сравнения .а выход формирования импульсов сое13 динен со вторым входом блока выборки и хранения минимального зна11ейия, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за. счет обеспечения наведения горелки на свариваемый стык в бис- сектральной плоскости, в него вйеде- ны второй пороговый элемент, триггер, два элемента И, два времяимпульс- ных преобразователя и последовательно соединенные второй блок сравнения, усилитель и привод коррекции продольной оси- горелки в биссектраль- ной плоскости, при этом выход первого § блока сравнения через второй пороговый элемент соединен с одним входом триггера, другой вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а выход триггера соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы первого и второго элементов И соединеиь соответственно с прямым и инверснымвыходами счетного триггера, выход первого элемента И через первый времяимпульсный преобразователь соединен о с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого через о рой времяимпульсиый преобразователь соединен с выходом второго элемента И.

15

/2

Г4

f8

/3

I I I

П h П П