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

1 Изобретение относится к автомати- .ии сварочных процессов, а именно к автоматизации электродуговой сварки разделанных и угловых швов в среде защитного газа и под флюсом. Оно может найти применение в машиностроении и кораблестроении. Целью изобретения является повышение точности слежения за стыком. На чертеже представлена структурная схема устройства управления положением электросварочной горелки относительно стыка. Устройство содержит датчик 1 вели чины сварочного тока, подключенный к шунту 2, включенному в цепь тока сварочной дуги, выход датчика 1 вели чины сварочного тока подключен к входу полосового фильтра 3, синхронный детектор 4, один из входов которого соединен с выходом полосового фильтра 3, а другой - с выходом датчика 5 знака отклонения дуги. Выход синхронного детектора 4 соединен с входом первого аналогового ключа 6 и второго аналогового ключа 7, выход первого -аналогового ключа 6 подсоединен к входу фильтра 8 нижних час-« тот, а выход второго аналогового ключа 7 -к входуйогласованного филь ра 9 нижних частот, элемент ИЛИ 10, первый вход которого соединен с выходом фильтра 8 нижних частот, а второй - с выходом согласованного фильтра 9 нижних частот, выход эле мента ИЛИ 10 через усилитель 11 соединен с приводом 12 перемещения электросварочной горелки 13 поперек стыка, колебатель 14 дуги, триггер 15, прямой выход которого соединен управляющим электродом первого аналогового ключа 6, а инверсный - с . управляющим электродом второго анало гового ключа 7, вход установки триггера 15 в единичное состояние соединен с пусковым устройством 16 непо.средственно, а вход установки в нулевое состояние - через элемент И 17 и инвертор 18, выход фильтра 8 нижних частот соедннен с инверсным входом компаратора 19, прямой вход которого подключен к источнику 20 опорного напряжения Ug, . Устройство управления перемещени электросварочной горелки относитель но стыка работает следующим образом Колебатель 14 дуги электросвароч иой горелки J3 работает непрерывно. 24 В начальный момент пусковое устройство 16 вырабатывает импульс, длительность которого достаточна для завершения переходных процессов в полосовом фильтре 3 и фильтре 8 нижних частот, и этот импульс устанавливает триггер 15 в единичное состояние. Сигнал 1 с прямого выхода триггера 15 поступает на управляющий электрод первого аналогового ключа 6 и открывает его. Если электросва-. рочная горелка 13 смещена относительно оси стыка, то на выходе фильтра 8 нижних частот формируется сигнал, который перебрасывает компаратор 19 в нулевое состояние, и, пройдя через элемент ИЛИ 10 и усилитель 11, приводит в движение привод 12 перемещения электросварочной горелки 13 поперек стыка. При совмещении электросварочной горелки 13 с осью стыка компаратор 19 перебрасывается и на его выходе фомируется сигнал I . Если к этому моменту импульс, вырабатьюаемый пусковым.устройством 16, закончился, то на входы эле-мента И 17 поступают сигналы 1, и он перебрасывает триггер 15 в нулевое состояние. При этом аналоговый ключ 6 закрывается, а аналоговый ключ 7 открывается. Такое переключение означает переход работы устройства из режима отработки начального смещения в режим слежения по стыку. Если начального смелцения электросварочной горелки 13 относительно стыканет,то триггер 15 перебрасывается сразуже после окончания импульса, формируемого пусковым устройством 16. В режиме слежения по. стыку работает согласованный фильтр 9 нижних 4actoT,частота среза которого определяется наибольшей кривизной соединения свариваемых кромок. Различные возмущения, которые приводят к появлению гармонической составляющей в сварочном токе, выделяемой полосовым фильтром 3, например при сварке в районе прихваток, являют- . ся быстронарастающими и кратковрбменными и согласованный фильтр 9 их не пропускает, в то время как смещение оси стыка от электросварочной горелки 13 происходит достаточно медленно и приводит к медленному нарастанию гармонической составляющей в сварочном токе. Этот сигнал согласованный фильтр 9 пропускает, и он приводит к перемещению электро3

сварочной горелки J3 к оси стыка.. ,

Наличие двух фильтров нижних

частот объясняется различными требованиями к перемещению электросварочной горелки 13 при отработке начального отклонения электросварочной горелки 13 в момент пуска и в процессе слежения по стыку. В начальный момент требуется высокое быстродействие, чтобы отработать начальное отклонение, что обеспечивается с йомощью фильтра 8 нижних частот, частота среза у которого определяется частотой колебаний свароной дуги, получаемых от колебателя 14, дуги, и значительно выше частоты среза согласованного фильтра 9 нижних частот Постоянная времени вшьтра 8 меньше, чем постоянная времени согласованного фильтра 9 нижних частот, и, следовательно, на его вьЬсоде уровень сигнала нарастает значительно быстрее, В процессе слежения, наоборот, наличие быстродействутцих и кратковременных возмущений не должна приводить к ложным срабатьшаниям привода 12 перемещения электросварочной горелки 13 поперек стыка и к ее колебаниям относительно стыка, что обеспечивается согласованным фильтром 9 нижних частот, частота среза которого .определяется наивысшей частотой.

946244

которую можно получить, если кривук линию свариваемого стыка разложить методами гармонического анализа на гармонические составляющие. При с этом линия свариваемых кромок предполагается неразрывной. Эта наивысшая частота практически всегда оказывается значительно ниже частоты колебаний электрода. Следовательно, согласованный фильтр 9 нижних частот имеет частоту среза значительно более низкую, чем фильтр 8 нижних частот. Поэтому кратковременные возмущения сварочного тока, появление в нем гармонических составляющих в районе ,прихваток не приводят к появлению сигнала на выходе согласованного фильтра 9 нижних частот И привод 12 перемещения электросварочной горелки 13 не срабатывает, в то время как полезный сигнал рассогласования проходит через него и приводит к совмещению электросварочной горелки 13 с осью стыка.

Таким образом, предлагаемое устройство управления положением электросварочной горелки обеспечивает более устойчивое движение электросварочной горелки при сварке стыков с прихватками, исключает ложные срабатывания привода перемещения горелки поперек стыка, а следовательно, обеспечивает более высокое качество сварного соединения.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ ОТНОСИТЕЛЬНО СТЫКА, содержащее последовательно соединеиш 1е датчик величины сварочного тока, полосовой фильтр, синхронный детектор, второй . вход которого связан с выходом датчика знака отклонения дуги, фильтр нижних частот,колебатель дуги последовательно соединенные усилитель и привод перемещения электросварочной горелки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности слежения, оно дополнительно содержит первый и второй аналоговые ключи, согласованный фильтр, источник опорного напряжения, компаратор, пусковое устройство, инвертор, триггер, элемент И и элемент ИЛИ, причем выход синхронного детектора связан с входами аналоговых ключей, выход первого аналогового ключа через фильтр нижних частот - с первыми входами элемента ИЛИ и компаратора, выход второго аналогового ключа через согласованный фильтр - с вторьм входом элемента ШШ, выход которого соединен с входом усилителя, источник опорного напряжения связан с вторым входом компаратора, выход которого через элемент И соединен с первым входом триггера, выход пускового устройства связ с вторым входом триггера и через инвертор с вторым входом элемента И, выходы триггеров связаны с управляющими входами аналоговых ключей.