Устройство для автоматической сварки неповоротных стыков труб Советский патент 1990 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в системах управления перемещением рабочего органа при сварке труб.

Цель изобретения - повыщение производительности работы устройства за счет сокращения времени на установку сварочной головки в исходное положение.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для автоматической сварки неповоротных стыков труб; на фиг. 2 - при- мер реализации датчика положения.

Устройство для автоматической сварки неповоротных стыков труб содержит сварочную головку 1, ось 2, датчик 3 положения, последовательно соединенные блок 4 программного управления, цифроаналоговый преобразователь 5, аналоговый коммутатор 6 и привод 7 вращения сварочной головки, а также последовательно соединенные первый элемент И 8, одновибратор 9 и управляемый ключ 10, второй элемент И II, аналоговый коммутатор 12, первый и второй источники

13 и 14 опорного напряжения, инвертор 15. Выход источников 13 и 14 опорного напряжения подключены соответственно к первому и второму входам аналогового коммутатора 12. Выход аналогового коммутатора 12 связан с вторым входом управляемого ключа, выход которого соединен с третьим входом аналогового коммутатора 6. Второй вход последнего подключен к входу блока 4 программного управления и выходу второго элемента И 11, первый вход которого связан с выходом инвертора 15, а второй вход соединен с вторым выходом блока 4 программного управления. Первый выход датчика 3 положения подключен к первому входу первого элемента И 8 и четвертому входу первого аналогового коммутатора 12, а третий выход соединен с земляной шиной обоих источников 13 и 14 опорного напряжения. Вход инвертора 15 подключен к выходу первого элемента И 8.

Датчик 3 положения состоит из корпуса 16, выполненного из изоляционного ма05

05

ю

териала, в котором на оси 17 подвешен маятник 18 и смонтированы контактные группы.19 и 20. Корпус 16 крепится к планшайбе 21 сварочной горелки на оси 22 с фиксирующим винтом, это позволяет устанавливать датчик 3 положения в нулевое положение при любом исходном положении планшайбы 21. Корпусной вывод маятника 18 является третьим выходом датчика 3 положения, а выводы неподвижных контактов 19 и 20 образуют, соответственно первый и второй выходы датчика 3 положения. Упорный винт 23 размеш,ен на нижней стенке корпуса 16.

Блок 4 программного управления представляет собой запоминаюш,ее устройство с элементами управления. В запоминаюш,ем устройстве хранится программа обработки изделия. На первом выходе блока 4 программного управления формируется код уставки скорости враш,ения сварочной горелки 1 по кольцевому стыку, а на втором выходе - логические сигналы. Единичный уровень этого сигнала разрешает корректирующие перемещения сварочной головки 1.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, пропорциональные заданной скорости вращения сварочной головки 1, поступают с первого выхода блока 4 программного управления на вход, цифроаналогово- го преобразователя 5. Аналоговый эквивалент указанного сигнала через аналоговый коммутатор 6 воздействует на привод 7 вращения сварочной головки. Второй вход аналогового коммутатора 6 является управляю- Н1ИМ, т.е. в зависимости от его логического уровня на выход второго аналогового коммутатора 6 проходит сигнал с его первого либо третьего входа. В данном случае сигнал с уровнем логического нуля на втором входе аналогового коммутатора 6 пропускает на его выход сигнал от цифроаналогового преобразователя 5. Привод 7 вращения перемещает сварочную головку вдоль кольцевого стыка, и . осуществляется его сварка. При запрограммированном изменении скорости вращения с блока 4 программного управления поступает новый код уставки скорости, который через блоки 5 и 6 выдается на отработку в привод 7 вращения сварочной головки.

При смене позиции сварки установка сварочной головки 1 в исходную точку А осуществляется оператором вручную. Точная установка сварочной головки в точке А затруднена, что вызвано сложностью сварочной оснастки для сварки труб, а также отсутствием каких-либо визуальных меток для установки. Смещение первоначального положения сварочной головки 1 в точки В и С вызывает появление на первом или втором выходе датчика 3 положения сигнала с нулевым уровнем. Этот сигнал с выхода первого элемента И 8 проходит через инвертор 15 и открывает второй элемент И 11, на который поступает разрешающий сигнал с второго 5 выхода блока 4 программного управления. Если был запрограммирован режим коррекции (поиск точки А), то на втором входе второго элемента И 11 появляется сигнал с уровнем логической единицы. Это приводит к Q формированию сигнала высокого уровня на втором входе аналогичного коммутатора 6. Указанный сигнал переключает коммутатор 6 на прием сигнала с его третьего входа. В результате на выходе аналогового коммутатора 12 появляется аналоговый сигнал тре- 5 буемой полярности для корректирующего перемещения сварочной головки 1. Этот аналоговый сигнал вырабатывается источниками 13 и 14 опорного напряжения, один из которых формирует положительное напряже- 0 ние относительно их земляной шины, а другой - отрицательное. Коммутация выходов источников 13 и 14 опорного напряжения осуществляется с помощью аналогового коммутатора 12, третий и четвертый входы которого являются управляющими, т.е. в зависи- 25 мости от их состояния на выход аналогового коммутатора 12 проходит сигнал с его первого либо второго входа. Цепочка из одновиб- ратора 9 и управляемого ключа 10 выполняет функцию электронного демпфера. При выходе сварочной головки 1 в зону точки А воз- можны колебательные процессы в датчике 3 положения, т.е. сигналы с уровнем логического нуля могут поочередно появляться на его первом и втором выходах. Это возможно особенно при больших скоростях корректирующих перемещений. Первый отрицательный фронт сигнала с выхода первого элемента И 8 запускает одновибратор 9, и на его выходе формируется отрицательный импульс определенной длительности. Указанный импульс переводит управляемый ключ 10 в 40 закрытое состояние, что разрывает цепь заданного управления на привод 7 вращения сварочной головки. Движение сварочной головки 1 прекращается. Если по окончании действия отрицательного импульса с выхода одновибратора 9 на первом и втором выходах 5 датчика 3 положения будут сигналы высокого уровня, т.е. поиск начальной точки сварки завершен, то сигналом низкого уровня на его первом входе закрывается второй элемент И 11. Второй аналоговый коммутатор 6- . переключается на прием программных сигна- лов с выхода цифроаналогового преобразователя 5. На втором выходе блока 4 программного управления в результате отработки программы проявляется сигнал низкого уровня, что закрывает второй элемент И 11 55 по его второму входу. Отрицательный фронт сигнала с выхода второго элемента И 11 может использоваться в блоке 4 программного управления для подтверждения окончания цикла коррекции.

35

Датчик 3 положения работает следующим образом.

При повороте планшайбы 21 вместе с датчиком 3 положения маятник 18 под действием гравитационных сил стремится сохранить вертикальное положение и поворачивается на оси 17, замыкая при этом тот или иной неподвижный контакт из групп 19 и 20 в зависимости от его начальной установки, т.е. смещение сварочной головки 1 от точки А в сторону точек В или С вызывает появление сигнала на первом или втором выходе датчика 3 положения.

Чувствительность датчика 3 положения может регулироваться упорным винтом 23 и изменением зазоров в контактных группах 19 и 20. Последнее может осуществляться с помощью упорных винтов, установленных на боковых стенках корпуса 16.

Указанный режим ьоррекции положения сварочной головки 1 может использоваться и при многопроходной сварке. В этом случае после каждого прохода контура трубы, после реверсирования привода 7 вращения сварочной головки дополнительно проверяется точка начального отсчета программы, что также повышает точность управления. Этот режим управления также легко реализуется в виде программы, хранящейся в блоке 4 программного управления.

Таким образом, устройство для автоматической сварки неповоротных стыков труб обеспечивает точную начальную установку сварочной головки, улучшает точность управления при многопроходной сварке, а также повышает производительность в условиях многократного повторения программы обработки, обусловленную сокращением времени на установку сварочного органа в исходное положение.

Формула изобретения

Устройство для автоматической сварки неповоротных стыков труб, содержащее сва5 рочную головку, привод вращения сварочной головки, последовательно соединенные блок программного управления и цифроаналого- вый преобразователь, а также датчик положения, который жестко связан со сварочной головкой, отличающееся тем, что, с целью вышения производительности работы устройства за счет сокращения времени на установку сварочной головки в исходное состояние, в него введены первый и второй анала- говые коммутаторы, первый и второй источ15 ник опорного напряжения, первый и второй элементы И, инвертор, одновлбратор и управляемый ключ, первый выход датчика положения подключен к первому входу первого элемента И и третьему входу первого аналогового коммутатора, второй выход датчика

20 положения связан с вторым входом первого элемента И и четвертым входом первого аналогового коммутатора, третий выход датчика положения соединен с замляной шиной обоих источников опорного напряжения,

25 выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого аналогового коммутатора, выход последнего подключен к входу управляемого ключа, выход которого связан с третьим входом второго аналогового преобразователя, выход первого эле30 мента И подключен к входу одновибратора к входу инвертора, выход последнего связан с первым входом второго элемента И, второй- вход которого соединен с вторым выходом блока программного управления, выход второго элемента И подключен к входу блока

35 программного управления и второму входу второго аналогового коммутатора, выход которого связан с входом привода вращения сварочной головки, выход одновибратора связан с управляющим входом управляемого ключа.

1 К 5л. 13, J

к 5л. 128

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в системах управления перемещением рабочего органа при сварке труб. Цель изобретения - повышение производительности работы устройства за счет сокращения времени на установку сварочной головки в исходное состояние. Система управления обеспечивает вывод сварочного органа в исходную точку сварки перед каждым операционным циклом. Вывод в исходную точку реализуется с помощью датчика положения, указывающего направление корректирующего перемещения. Сигналы от датчика положения управляют работой аналоговых коммутаторов и управляемого ключа, которые формируют на привод вращения сварочной головки требуемый сигнал коррекции. За счет этого повышается точность и производительность работы устройства при многократном повторении программы обработки. 2 ил.