Устройство для автоматического направления сварочной головки по стыку Советский патент 1985 года по МПК B23K9/10 

равления, второй вход второго блока блока вычислений связан с входом вычислений связан с выходом шестого приводов перемещения сварочной гоключевого элемента, выход второго ловки.

1199516

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНОЙ ГОЛОВКИ ПО СТЫКУ, содержащее блок программного управления, блок позиционной обратной связи, привод суппорта про дольного перемещения, привод каретки поперечного перемещения и привод вращения узла сварочной головки вокруг оси, перпендикулярной направлениям перемещений, причем узел сварочной головки содержит датчик стыка и сварочную головку, размещенные в плоскости, перпендикулярной оси вращения, по разные стороны от нее, отличающееся тем, что, с целью повышения точности слежения за стыком повышенной кривизны, выход блока программного управления связан с входами блока позиционной обратной связи, узел сварочной головки снабжен двумя приводами перемещения сварочной головки в плоскости, перпендикулярной оси вращения этого узла, блок позиционной обратной связи содержит два блока вычислений, коммутатор, два компаратора, три оперативных запоминаюищх устройства, два генератора возрастающего числового кода, схему ИЛИ и десять ключевых элементов, й--. -. при этом первый выход первого блока вычислепий и выход датчика стыка связаны с входом первого ключевого элемента и через две идентичные цепи, содержащие последовательно включенные соответственно второй и третий ключевые элементы, первое и второе оперативные запоминающие устройства , четвертый и пятый ключевые элементы - с входами схемы ИЛИ, выход которой связан с входом пятого ключевого элемента и первым входом первого компаратора, выход которого связан с управляющим входом шесi того ключевого элемента, выход первого ключевого элемепта через третье (Л оперативное запоминаюдее устройство связан с первым входом второго компаратора, выход которого связан с входом коммутатора, второй выход первого блока вычислений связан с вторыми входами компараторов,выход первого генератора возрастающего :о со сд числового кода через седьмой и восьмой ключевые элементы и выход второго генератора возрастающего числового кода через девятый и десятый ключевые элементы связаны соответственно с адресными входами первого и второго оперативных запоминаю1дих устройств, первый выход коммутатора связан с управляющими входами третье го, четвертого, восьмого и девятого ключевых элементов, второй выход коммутатора связан с направляющими входа№1 второго, пятого, седьмого и десятого ключевых элементов, вход первого блока вычислений и первый вход второго блока вычислений свячаны с выходом блока программного уп

Изобретение-относится к машиностроению, в частности к сварочным автоматам, и может быть использовано при сварке с помощью маший с системой числового программного управления. Цель изобретения - повышение точ ности слежения за стыком при сварке швов повышенной кривизны. Сущность изобретения заключается в корректировании положения сварочной горелки, управляемой от системы числового программного управления, сигпалагШ датчика стыка с учетом разницы пространственных положений сварочной горелки и указанного датчика . На фиг.1 показана кинематическая схема устройства для автоматического направления сварочной голов ки по стыку; на фиг.2 - блок-схема устройства; на фиг. 3 - расшифровка обозначений сигналов, приведенных на блок-схеме. Устройство содержит блок I программного управления, суппорт 2 пере мещения вдоль оси У каретку 3 перемещения вдоль оси X, поворотный мех низм 4 вращения относительно оси С, привод 5 перемещения по осям X, У, С, датчик 6 стыка, сварочггзто головку 7, дополнительный суппорт 8 с направляющими перемещения сварочной головки по оси коррекции У, направляющие 9 перемещения дополнительного суппорта по оси коррекции X, корректирующий привод 10, перемещающий сварочную головку по оси У и дополнительный суппорт - по оси X, блок 11 вычисления, кодо-импульсный преобразователь 12, блок 13 вычисления, оперативные з апоминающие устройства Г4-16, коммутатор 17, ключевые элементы 18-27 цифровых сигналов, схему ИЛИ 28, компараторы 29 и 30, генератора 31 и 32 возрастающего цифрового кода, и аналого-цифровой преобразователь 33. На фиг.З 4- отклонение фактической линии стыка от., программной, измеренное датчиком, Х,У, Y- программные координаты; индексация: д -датчик, г - головка, i - текущая величина, п - воспроизведенная из памяти, га - момент переключения записи и воспроизведения; - расстояние от программного положения оси датчика дооси С, 2 расстояние от программного положения оси сварочной головки до оси С. .. Сваррчная головка 7 перемещается по направляющим дополнительного суппорта 8, который перемещается по направляющим 9, жестко связанньи с валом поворотного механизма. Каретка 3 установлена на суппорте 2, поворотный механизм 4 подвешен к каретке 3, корпус датчика 6 стыка жестко связан с валом поворотного механизма. Блок 11 вычисления соединен одним из своих входов с блоком 1 программного управления, а другим входом подключен через ключевой элемент 27, управляющий вход которого соединен с выходом первого компаратора 30, к выходу схемы ИЛИ 28, другой выход которой соединен с входом первого компаратора 30, второй вход первого компаратора 30 соединен с первым .выходом блока 13 вычисления текущих координат, к которому подключен один из входов второго компаратора 29, второй вход вторе го компаратора 29 через последовательно соединенные оперативное запоминающее устройство 1-4 и ключевой элемент 18 цифровых сигналов подключен к второму выходу блока 13 вычисления текущих координат. Выходы второго и третьего оперативных зaпoмIiнaющиx устройств 15 и 16 подключены через ключевые элементы 25 и 26 цифровых сигналов к схеме ИЛИ 28, а их главные входы - через ключевые элементы 19 и 20,цифровых сигналов - к второму выходу блока 13

3

вычисления текущих координат и через аналого-цифровой преобразователь 33 -к датчику 6 стыка, управляющие входы второго и третьего опративных запоминающих устройств 15 и .16 через ключевые элементы 21-24 цифровых сигналов соединены с генераторами 31 и 32 возрастающего цифрового кода, причем выход второго компаратора 29 соединен с входом комутатора 17, выходы которого подключены к управляющим входам ключевых элементов цифровых сигналов, а выхо блока 11 вычисления корректирующих от1шонений соединен через кодо-импульЬный преобразователь 12 с корректирующим приводом 10 перемещений по осям X.,, У... I .

Блок 13 вычисления текущих координат производит вычисление текущих программньт Координат датчика и головки по программным значениям координат вала поворотного механизма по фop ryлaм

Х Хс -1 cos(,

Xf Хс +IiCosV ;

У Г УС -E sinYj; - yf УС Yj , где Хс УС программные линейные

координаты перемещения оси С -, угол поворота вала.

Блок 11 вычисления корректируюП1ИХ отклонений производит вычисление корректирующих отклонений сварочной головки по осям Х(( и У,- по формулам

йХк (f,--4T);

дУк (Ч-,Ч), где л5 - величина отклонения, измеренная датчиком по нормали к линии программного расположения .датчика и головки; - текущий программный угол

поворота вала;

- запомненный угол поворота вала.

В качестве датчика стыка- можно использовать механический щуп или фотоголовку.

Устройство работает следующим образом.;

в начальный момент времени в оперативное запоминающее устройство 14 вводятся в цифровой форме начальные координаты датчика. После этого осуществляется движение головки с датчиком по заданной программе. В

99516

процессе движек, т в оперативное запоминающее устройство 15 записываются текущие координаты датчика, отклонение и угол поворота, определенные в блоке 13 вычисления координат. Управление режимом записи осуществляется путем подачи через коммутирующий элемент 21 сигнала от генератора.. 32 возрастающего кода на

О адресные входы оперативного запоминающего устройства J5. Текущие координаты датчика, отклонение и угол поворота подаются на информационные входы оперативного запоминающего

15 устройства 15 через коммутирующий элемент 19. Одновременно с движением головки производится квазинепрерывное (с интервалом дискретизации входных аналоговых сигналов) срав20 не.ние в компараторе 29 текущих значений координат головки со значением координат датчика в начальный момент.

При взаимном равенстве кодов теJ, кущих координат головки и значений, записанных в оперативном запоминающем устройстве 14, на выходе компаратора 29 появляется управляющий сигнал, который воздействует на. коммутатор 17, управляющий работой

30 кoм fyтиpyк)щиx элементов 18-26. Коммутатор 17 дает команду на прекращение записи текуп№1х значений координат датчика,, отклонения и угла поворота в оперативное запоминающее 35 устройство 15. На этом заканчивается первый цикл работы устройства.

В следующем цикле работы устройства запись текущих значений координат датчика, отклонения и угла по40ворота производится через коммутирующий элемент 20 в оперативное запоминающее устройство 16. Управление записью осуществляется зналогично первому циклу работы путем

5 подачи на адресные входы оперативного запоминающего устройства 16 сигнала от генератора 32 возрастающего цифрового кода-через коммутирующий элемент 22. Одновременно каж50дое текущее значение координат головки Х и уГ сравнивается в компараторе 30 со значением координат датчика, записанным в оперативном запоминающем устройстве 15. Считываемые координаты датчика подаются на вход компаратора 30 через коммутирующий эле.мент 25 и схему ИЛИ 28, а управление адресом считывания информации осуществляется с .помощью генератора 31 возрастающего цифрового кода через коммути рующий элемент 23. При взаимном равенстве кодов текущих значений координат головки XJ и У к значения, записанного в одной из ячеек оперативного запоминающего устройства 15 Х- и У. , компаратор 30 открывает коммутирующий элемент 27 и соответствующие этим координатам величины отклонения и угла поворота подаются в блок 1-1 вычисления корректирующих отклонений,и далее через кодо-импул ьсный преобразователь 12 на корректирующий привод 10, В оперативном запоминающем устройстве 14 в начале второго цикла через коммутирующий элемент 18 записываются координаты датчика Х , У , соотве ствующие его положению в момент начала второго цикла. Окончание второго цикла, аналогично как и первого, происходит при программном перемещении головки в точку положения датчика в начальный момент цикл

В следующем цикле работы устройства запись текущих координат датчика, отклонения и угла поворота вновь производится в оперативное запоминающее устройство 15, а текущие

координаты головки сравниваются с координатами положений датчика, записанными в оперативное .запоьшнающее устройство 16. В последующих циклах

5 коррекция производится аналогично.

При работе устройства время полного считывания информации из оперативных запоминающих устройств 15 и 16 не должно превышать интервала

to квантования входных сигналов, равного продолжительности цикла вычисления текущих координат головки и датчика в блоке 13 вычисления текущих координат.

Таким образом, тактовый интервал генератора 32 возрастающего кода равен продолжительности интервала квантования входных сигналов, а тактовый интервал генератора 31 равен времени, необходимому для считывания информации по одному адресу оперативного запоминающего устройства.

Применение устройства обеспечи вает коррекцию, программной траектории с радиусом кривизны R 7/ of/2, где d- расстояние между электродом и датчиком. При этом точность коррек ции не зависит от кривизнь траектории и определяется, в основном точностью датчика стыка.