Комбинированный датчик для сварки Советский патент 1986 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к автоматизированному сварочному производству может быть использовано в роботах ля дуговой сварки и является jrcoBep- шенствованием изобретения по основно- ; у авт. св. № 1094692.

Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей сварочого оборудования и повышение точости измерений.

На фиг. 1 изображена схема комбинированного датчика для сварки; а фиг. 2 - графики изменения прираений напряжения дуги Un при отклонении дуги в одну и другую сторону при линейном изменении тока возбудителя.

Датчик содержит генератор импульсов, 1, соединеиньй через переключатель 2 с первым 3 и вторым 4 генераторами пилообразного тока, выходы которых соединены с блоком 5 колебания дуги поперек стыка, создающего магнитное поле в зоне дуги 6.

Выводная клемма нагрузки (дуговой промежуток) соединена с первым вхо- . ом первого нелинейного элемента 7, второй вход которого соединен с источником первого заданного напряжения дуги Ujj , Выход элемента 7 через первый формирователь импульсов 8 соединен с первым входом первого ключа 9, второй вход которого соединен с входом первого генератора 3, а выход- с управляющим входом первого запоми- нанщего устройства 10, информацион- ньй вход которого связан с выходом первого генератора 3,

1 Ь1воя ай nnetiMSi нагрузки связана также с первьм входом второго нелинейного элемента I1, второй вход которого соединеи с источником второго заданного напряжения дуги Ug .

Выход нелинейного элемента 11 через второй формирователь импульсов 12 соеднйен с первым входом второго ключа 13 второй вход которого соединен с вход«ж второго генератора 4, а выход - с управляющим входом второго запоминающего устройства 14.

Выходы эапоминанмцих устройства 14 и 10 через первый 15 и второй 16 нормирующие усилители соединены с входами первого устройства сравнения 17 и устройства суммирования 18. Выход устройства суммирования 18 соединен с первым входом второго устройства сравнения 19, второй вход которого связан с источником напряжений

5

0

5

0

5

0

5

O

5

и„, пропорционального заданной ширине сварочной ванны.

Выводная клемма нагрузки связана также через вход третьего нелинейного элемента 20, третий формирователь импульсов 21 и первый вход ключа 22 с с управляющим входом третьего запоминающего устройства 23 и через первьй вход четвёртого нелинейного элемента 24, четвертый формирователь импульсов 25 и первый вход четвертого ключа 26 - с управляющим входом четвертого запоминающего устройства 27, вторые входы элементов 20 и 24 связаны с источником третьего заданного напряжения дуги, вторые входы ключей 22 и 26 связаны соответственно с входами генераторов 3 и 4, информационные входы устройств 23 и 27 связаны соответственно с выходами генераторов 3 и 4, а их выходы через третий 28 и четвертый 29 нормирующие усилители связаны с входами третьего устройства сравнения 30, выход которого связан с третьим входом устройства 17 и через выпрямитель 31 - с третьим входом устройства 19.

Комбинированный датчик для сварки- работает следующим образом.

Генератор импульсов 1 вьфабатывает парные прямоугольные импульсы заданной частоты и длительности, сдвинутые по времени относительно друг друга. Эти импульсы через переключатель 2 поступают на входы первого 3 и второго 4 генераторов пилообразного тока различной полярности, протекающего через обмотку возбуждения блока 5 колебаний дуги поперек стыка. Токи создают поперечное магнитное поле в зоне горения дуги 6, под действием которого, дуга отклоняется в одну и другую сторону от стыка. Направление отклонения определяется знаком тока в обмотке возбуждения блока 5. Характер изменения напряжения дуги определяется шириной сварочн ой ванны, положением дуги относительно стыка и отклонением оси электрода от нормали к поверхности.

При отклонении дуги под действием магнитного поля и достижении напряжением дуги заданных значений U и I j ., установленных соответственно на

3 .

линейных элементах 7 и 11, формирователи импульсов 8 и 12 формируют сигналы, поступающие соответственно на первые входы ключей 9 и 13.

Однако только на вькоде ключа 9 j при наличии импульсов на его первом и втором входах, формируется сигнал управления, поступанщий на управляющий вход первого запоминающего устро ства 10, на информационньй вход которого поступает сигнал, пропорциональный току генератора 3.

Таким образом, при отклонении дуги в одну сторону на выходе устрой- ства 10 будет напряжение, пропорциональное току .1 геиер.атора 3, т.е. в момент достижения напряжения дуги значения Uq . При отклонении дуги в другую сторону, аналогично описан- ному, с помощью второго формировател импульсов 12 и второго ключа 13 на выходе второго запоминающего устрайства 14 получается напряжение, про- порциональное току i генератора 4 в момент достижения напряжением дуги значения UQ .. С устройства 10 напря- ;кение поступает на первый нормирующий усилитель 15, с выхода устройства 14- на второй нормирующий усилитель 16, коэффициенты передачи которых К и Kj устанавливаются таким образом, что бы уравнять сигналы на их выходах при р1асположении горелки над стыком.

С выходов усилителей 15 и 16 напряжение поступает на входы первого устройства сравнения 17 и суммирую-. щего устройства 18. При расположении оси электрода по нормали к поверхности сигнал на выходе первого устройства сравнения - , будет равен нулю, если горелка расположена над стыком.При смещении горелки со стыка происходит изменение величины токов i , и ц и f, # О.

Если ширина ванны соответствует заданной, то напряжение на выходе устройства: 18 -U , будет равно заданному напряжению U и сигнал на выходе второго устройства

сравнения 19 - .

- (., будет

равен нулю. При изменении ширины ванны будут меняться токи и i и

в О .

При совпадении оси электрода с нормалью характер изменения приращения напряжения дуги при действии магнитного поля различных знаков и отклонении горелки от стыка Имеет вид фиг.2а (кривые условно совмещены во времени), где участок до точки А соответствует нахождению анодного пятна вблизи центра ванны.

5

5 Q s

0

При отклонении оси электрода от нормали к поверхности характер изменения кривых соответствует фиг.-26, где кривая Б соответствует отклонению дуги в сторону поднятой, а кривая В - в сторону опущенной части поверхности.

Такое изменение характера кривых . вызывает появление на выходе устройства 17 ложного с гпала дЕ , под действием которого горелка смещается в сторону от стыка.

Аналогично происходит появление ложного сигнала пб на выходе устройства 19.

Изменение положения оси электрода относительно поверхности и компенсации ложных сигналов устройств t7 и 19 производится следующим образом.

При отклонении дуги и достижении напряжением дуги третьего заданного значенияU , установленного на нелинейных элементах 20 и 24, формирователи импульсов 21 и 25 формируют сигналы, поступающие соответственно на первые входы ключей 22 и 26. Однако только на вьрсоде ключа 22 при наличии импульсов на его первом и втором входах формируется сигнал управления, /тоступающий на управляющий вход третьего запоминающего устройства 23, на информационный вход которого поступает сигнал, пропорциональный току генератора 3. Таким образом, только при отклонении дуги в одну сторону на выходе устройства 23 будет напряжение, пропорциональное току.ij гене- ратора 3 в момент достижения Напряжением Дуги значения Uy .

При отклонении дуги в другую сто- . рону, аналогично описанному, с помощью четвертого формирователя импульсов 25 и четвертого ключа 26 на выходе четвертого запоминакнцего устройства 27 .получается напряжение, пропорци- окальное току i генератора 4, в момент достижения напряжением дуги значения U, .

л С выхода устройства 23 напряжение

поступает на третий нормирукяций уси- литег1ь 28, с выхода устройства 27 - на четвертый нормирующий усилитель 29, коэффициенты передачи которых К, и К устанавливаются таким образом, чтобы уравнять сигналы на их выходах при расположении оси электрода по- нормали к поверхности.

С выходов усилителей 2В и 29 нап- пряжение поступает на входы третьего

устройства сравнения 30. При расположений оси электрода пр нормали к поверхности напряжение на выходе устройства 30 „ К i; 0,

При отклонении от нормали „ Ф О сигнал с .выхода устройства 30 поступает на третий вход устройства 17 и компенсирует сигнал вызванный отклонением оси электрода от норма- ли. Одновременно через выпрямитель

31 сигнал поступает на третий вход устройства 19 и компенсирует сигнал й.е g .

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет измерять положение электрода относительно нормали к поверхности и, кроме того, Повысить в 1,5-2 раза точность измерения положения горелки относительно стыка и ширины ванны.

(pt/t,r

(}

s

Редактор M.Бандура

Составитель В.Ткаченко Техред О.Сопко

Заказ 2934/14

Тираж 1001Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор А.Ференц