Устройство управления положением электросварочной горелки относительно стыка Советский патент 1986 года по МПК B23K9/10 

I

Изобретение откосится к автоматизации сварочных процессов, более точно к автоматиэагл 1И электродуговой сварки разделанных и угловых iimoB в- среде защитного газа и под флюсомj и молсет найти применение в машиностроении и приборостроении.

Целью изобретения является повышение точности слежения за стыком за счет компенсации фазового сдвига

Сущностью изобретения является применение в,устройстве управления положением электросварочной горелки относительно стыка при сварке с коле банием дуги в разделке и использованием принципа минимизации в сигнале сварочного тока составляющей с частотой колебаний дуги компеисагсии фазового сдвига. Введение компенсации повышает уровень сигнала рассогласования и, соответственно, точность слежения по стыку.

На фиг. - изображена структурная схема устройства, управления положением электросварочной горелки относительно стыка; на фиг о 2 - графикиj отображающие влияние фазового сдвига гармонической составляющей на сигнал рассогласования; на фиг, 3 - временные диаграммы работы устройства.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения с - сигнал на выходе датчика направления отклонения дуги; ё - сигнал на выходе полосового фильтра; , 6 - сигнал на выходе синхронного детектора и его среднее значение при отсутствии фазового сдвига; - сиг- нал на выходе полосового фильтра; - сигнал на выходе синхронного детектора и его среднее значение 1с опережающим фазовьм сдвигом; Р - |сигнал на выходе полосового фи,пьтра| ; - сигнал на выходе синхронного де тектора и его среднее значение с отстающим фазовым сдвигом.

Устройство управления положением электросварочной горелки относительно стыка содержит датчик Г величины сварочного тока, подключенный к шунту 2, включенному в цепь тока сварочной дуги, выход датчика 1 величины сварочного тока подключен к входу полосового фильтра 3 s формирователь 4 импульсов, вход которого соединен с выходом полосового фильтра 3, а выход подключен ко вко- ду инвертора 5 и к первому входу второго элемента .И б, второй вход

076752

второго элемента И 6 соединен с выходом датчика 7 направления oi; . нения дуги, вход датчика 7 направления отклонения дуги соединен с

ij электросварочной горелкой 8, выход датчика 7 подключен к второму входу первого элемента И 9, а первый вход первого элемента И 9 соединен с выходом инвертора 5, триггер 10,

10 прямой выход которого соединен с управляющим входом первого аналогового ключа 1, вход которого через первый выпрямитель 12 соединен с выходом полосового фильтра 3, а ин.J-5 вёрсный выход триггера 10 подключен к управляющему электроду второго аналогового штюча 13, вход которого соединен через второй выпрямитель 14 с выходом полосового фильт-,

30 ра 3, вход установки триггера 10 в единичное состояние соединен с выходом первого элемента И 9, а вход установки в нулевое состояние - с выходом второго элемента И 6, выхо2t ды аналогивых ключей 11 и 13 объединены и подключены через фильтр 15 низкой частоты, усилитель 16 на вход привода 17 перемещения электросварочной горелки 8 поперек стыка, коле3(1 батель дуги 18, предназначенный для колебания дуги поперек стыка, и сварочный трансформатор 19, питающий сварочную дугу.

Устройство управления перемещени35

ем электросварочной горелки относительно стыка работает следую дим обоазом.

Колебатель 8 дуги электросварочной горелки 8 работает непрерывно.

Если электросварочная горелка 8 смещена относительно оси стыка, то на выходе полосового фильтра 3 вьщеляет- ся гармоническая составляющая сварочного TOKHj характеризующая это смещение (фиг, 3 б), эта гармоническая

составляющая поступает на вход формирователя 4 импульсов 5 на выходе которого формируется прямоугольный сигнал с длительностью импульсов, равной половине периода поступающей на вход форьшрователя 4 импульсов гармонической составляющей (фиг. 3 г). Датчик 7 направления отклонения дуги формирует короткий по длительности

импульс в момент максимального отклонения электросварочной горелки В (c i.r.- 3 а). Этот импульс поступает на первый и второй элементы И 9 и 6,

если в зтот момент сигнал на выходе формирователя 4 импульсов положительный, то на выходе элемента И 6 формируется сигнал логической единицы, которьШ устанавливает триггер 10 в нулевое состояние, при этом на инверсном выходе триггера 10 появляется сигнал логической единицы и открывает аналоговый ключ 13, на вход которого подается отрицательньй сигнал с выхода второго выпрямителя 14 (фиг. 3 в). Второй вьтрямитель 14 выполнен по мостовой схеме и преобразует входной сигнал в отрицательный уровень. Сигнал с аналогового ключа 13 поступает на фильтр 15 низкой частоты, который сглаживает пульсации (фиг. 3 д), а затем поступает через усилитель 16 на привод 17 поперечного перемещения горелки. Если электросварочная горелка смещена в противоположную сторону, то на выходе полосового фильтра 3 формируется гармоническая составляющая, сдвинутая на 180 град, относительно предыдущего сигнала. На выходе формирователя 4 импульсов формируется сигнал, также сдвинутый на 180 град, (фиг. 3 ж). Сигнал с формирователя

4импульсов проходит через инвер тор

5и поступает на элемент. И 9, на второй вход элемента И 9 поступает импульс с датчика 7 направления отклонения дуги. На выходе элемента

И 9 формируется сигнал логической единицы, который устанавливает триггер 10 в единичное состояние. На прямом выходе триггера 10 находится сигнал логической единицы, который поступает на управляющий электрод первого аналогового ключа 11 и от- крывает его. Первый выпрямитель 12 вьтолнен по мостовой схеме и преобразует сигнал в положительный уровень (фиг. 3 е). Сигнал с выпрями07675 .

теля 12 проходит через первый аналоговый ключ 1I, фильтр 15 низкой частоты (фиг. 3 з), усилитель 16 и поступает на привод 17 поперечного

с перемещения электросварочной горелки 8. Привод 17 начинает перемещать горелку в противоположную сторону и совмещает ее с осью стыка. Если электросварочная горелка 8 находится

10 строго над стыком, то гармоническая составляющая в сварочном токе отсутствует и на выходе полосового фильтра 3 сигнал равен нулю.

В предлагаемом устройстве сред15 нее значение сигнала рассогласования, поступающего на вход фильтра 15 низкой частоты, определяется выражением

и

СР

2. тг

и.

и в пределах изменения фазы гармонической составляющей сварочного тока 70 град, оно не меняется, в то время как в прототипе среднее значение сигнала рассогласования определяется

30

.и.

cf--- J Cos.

Из формулы видно, что при не нулевом фазовом сдвиге уровень сигнала рассогласования при одном и том же смещении горелки от стыка снижается .

Таким образом, предлагаемое устройство управления положением электросварочной горелки обеспечивает полное использование сигнала рассогла-. сования, а следовательно, более высокую точность слежения при отработке начального смещения электросварочной горелки, что приводит к повьше- нию качества сварного соединения.

а)

б)

Фив. 2

а)

Составитель В. Покровский Редактор Т. Порфенова Техред Т.Дубинчак Корректор В. Бутяга

Заказ 126/14Тираж 1000 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ГШП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

. 3