Устройство автоматического управления положением сварочной головки Советский патент 1990 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, именно к устройствам автоматического наведения электрода на стык свариваемых кромок с использованием дуги в качестве датчика при электродуговой сварке угловых и разделанных швов, и может найти применение в машиностроительной, судостроительной и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения путем повышения достоверности информации о положении сварочной головки .относительно стыка.

На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 -- гармонические составляющие сварочного тока и напряжения при различных характеристиках источника питания (а - жесткая, б - пологопадающая, в - крутопадающая, г - мягкая).

Устройство содержит датчик 1 величины сварочного тока, подключенный к шунту 2 в цепи сварочной дуги, первый полосовой

фильтр 3, подключенный к датчику 1 величины сварочного тока, источник 4 питания сварочной дуги, к которому подключены последовательно соединенные датчик 5 величины сварочного напряжения, второй полосовой фильтр 6, инвертор 7 и масштабирующий блок 8, выход масштабирующего блока 8 подключен к второму входу сумматора 9, первый вход которого подключен к выходу первого полосового фильтра 3, а выход - к первому входу синхронного детектора 10, колебатель 11 и датчик 12 направления отклонения дуги, выход которого подключен к второму входу синхронного детектора 10, выход синхронного детектора 10 через фильтр 13 низкой частоты и усилитель 14 подключен к приводу 15 поперечной коррекции сварочной головки.

Устройство работает следующим образом Колебатель 11 дуги работает непрерывно. Поперечные колебания приводят при сварке хгловых и разделенных стыков к модуляции сварочного тока и напряжения В

сд

-U

го

оо

них появляются гармонические составляющие на частоте колебаний электрода, причем амплитуда гармонических составляющих пропорциональна величине отклонения головки от стыка, а фаза зависит от направления отклонения. Кроме того, амплитуда гармонических составляющих зависит от характеристик источника питания. При жесткой характеристике (фиг. 2 а) модулируется в основном сварочный ток, а напряжение не изменяется под действием колебаний дуги, при мягкой характеристике (фиг. 2 г), наоборот, модулируется напряжение при постоянном сварочном токе. В случаях поло- гопадающей (фиг. 2 б) и крутопадающей (фиг. 2 в) характеристик модулируется как сварочный ток, так и напряжение. Гармонические составляющие сварочного тока и напряжения выделяются первым 3 и вторым 6 полосовыми фильтрами. В связи с тем, что гармонические составляющие тока и напряжения находятся в противофазе, производится инвертирование гармоники напряжения инвертором 7. Согласование уровней гармонических составляющих тока и напряжения в зависимости от характеристики источника 4 питания осуществляется выбором величины коэффициента передачи масштабирующего блока 8. В результате на выходе сумматора 9 формируется гармонический сигнал, представляющий собой сумму гармонических составляющих тока и напряжения. Последний выпрямляется с учетом фазы синхронным детектором 10, фильтруется фильтром 13 низкой частоты, усиливается усилителем 14 и подается на привод 15 поперечной коррекции сварочной головки, который совмещает положение головки с осью свариваемых кромок.

Формирование сигнала управления как по току, так и по напряжению позволяет повысить его достоверность и помехозащищенность. Так, использование сварочного тока в случае, изображенном на фиг. 2 г, не позволяет выделить достоверный сигнал о положении головки, следовательно, не обеспечивает наведение электрода на стык и получение качественного шва. В случае, изображенном на фиг. 2 а, невозможно организовать управление по сварочному напряжению. В других случаях (фиг. 2 б и в) возможно применение для управления как сварочного тока, так и напряжения, однако наибольший эффект можно получить только при совместном их использовании, что обеспечивает наибольшую достоверность сигнала коррекции, а следовательно, точность наведения головки на стык и качество шва. Кроме того, устройство позволяет исключить зависимость сигнала управления положением сварочной головки (сигнал на вы- ходе фильтра 13 низкой частоты) от параметров сварочного процесса. Так, в известном устройстве изменение режима сварки (скорость подачи проволоки, скорость сварки и т. д.) приводят из-за перемещения

0 рабочей точки на характеристике источника питания к изменению уровня сигнала управления за счет изменения амплитуды гармоники тока при одном и том же отклонении головки от стыка, что приводит к

с нарушению режима слежения по стыку и к снижению качества шва. В устройстве перемещение рабочей точки также приводит к изменению амплитуды гармоники тока, но при этом изменяется и амплитуда гармоники напряжения. В результате происхо0 дит взаимная компенсация и сигнал управления не зависит от изменения параметров процесса сварки, а отражает только положение сварочной головки относительно стыка. Режим слежения при этом не нарушается и происходит качественное формирование шва. Учитывая, что процесс сварки весьма подвержен влиянию различных возмущений, данная особенность устройства является важным условием получения прочного соединения.

30

Формула изобретения

Устройство автоматического управления положением сварочной головки, содержащее подключенный к шунту датчик сварочного

5 тока, выходом подключенный к входу первого полосового фильтра, последовательно соединенные синхронный детектор, фильтр нижних частот, усилитель и привод поперечной коррекции сварочной головки, а также колебатель и датчик направления отклонения дуги, выход которого подключен к первому входу синхронного детектора, и источник питания дуги, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, в него введены последователь5 но соединенные датчик сварочного напряжения, второй полосовой фильтр, инвертор, масштабирующий блок и сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра, а выход - с вторым входом синхронного детектора, датчик сва0 рочного напряжения подключен к источнику питания дуги.

и

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, в частности к электродуговой сварке угловых и разделанных швов. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения. Устройство содержит датчик величины сварочного тока, полосовой фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот, привод поперечной коррекции сварочной головки, колебатель и датчик направления отклонения дуги. Дополнительно в устройство введены датчик величины сварочного напряжения, второй полосовой фильтр, инвертор, масштабирующий блок и сумматор. Формирование сигнала управления как по току, так и по напряжению повышает достоверность сигнала и помехозащищенность, а также независимость от характеристик источника питания. 5 ил.

и

а

L

г г

//„

z