Способ автоматического копирования линии сварного соединения и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для автоматизации сварочных процессов.

Целью изобретения является улучшение качества шва путем повышения точности копирования линии сварного соединения.

Для получения качественного сварного шва до сварки и в процессе автоматической сварки необходимо получать информацию о фактическом положении линии сварного соединения относительно сварочного инструмента. Эта информация используется для коррекции текущего положения последнего

во время свирки з поответс вии с действительным erf) положением.

В способе автоматического копирования лмн--ч / сварного соединения измеряют положение копируемой впереди том- км саарки относительно текущей точки сварка, производят алгебраическое суммирование величин текущего результата измерения и предыдущего результата измерения, получаемого по истечении времени за- паздывания, и по получанному результату корректируют положение сварочного инструмента относительно копируемой линии, До- полнмтельно измеряют положение сварочного инструмента относительно копи- руемой линии в точке сварки, по результату измерения дополнительно корректируют положение сварочного инструмента относительно копируемой Л производят дополнительное апгеорзичаскоа суммирова- ни.е величмнь; дополнительного результата измерения с указами ыми величинами текущего результата измерения и предыдущего результата измерения, получаемого по истечении времени запаздывания.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для автоматического копирований.

Устройство для автоматического копировании содержит сварочный инструмент 1, на котором впереди -очки сварки установлен перзый 2 и ,. рем 3 измерительный элементы, Сварочный инструмент 1 снабжен приводом 4 коррекции его положения. Устройстве содержит также блок 5 запазды- ванмп, первый 6 и второй 7 сумматоры. Сзар О Ч Н Ы И 1Л Н С Т р у М Т 1 И П 8 р 3 Ы И

измерительный элемент 2 расположены над линией 8 сварочного соединения В качест- за первого измерительного элемента 2 мо- гут быть использованы, например, индуктивный, Фотоэлектрический, лазерный, емкостный датчики положения копируемой линии сварного соединения (стыка соединяемых кромок свариваемой детали).

В качестве аторого измерительного элемента 3 может быть использован датчик напряжения на дуге, по величине которого можно судить о расстоянии между рабочим концом сварочного инструмента 1 и пинией 8 сварного соединения, Измерительные элементы 2 и 3 могут давать информацию об отклонен , лмнми сварного соединения в Јчух взаимно перпендикулярных плоско- стпх, Функциональные схемы устройств для автоматического копирования для обеих координат коррекции (в вертикальной w гори- &онталько / плоскостях) идентичны. Для получений ;- нфор лзц;ж об отклонении ко-5 паруемой лммми в горизонтальной плоско-

п

сти (сварка в нижнем положении) второй измерительный элемент 3 может выделять информацию, например, по результату сканирования дуги поперек стыка свариваемых кромок и определения фактического положения линии сварного соединения по изменению напряжения в полупериодах пересечения дутой кромок. В качестве второго измерительного элемента 3 могут быть использованы также известные лазерные, оптические и другие датчики параметров сварочной ванны, по размерам и конфигурации которой судят об отклонении линии сварного соединения относительно точки сварки.

Устройство для автоматического копирования линии сварного соединения работает следующим образом.

При движении сварочного инструмента 1 вдоль линии соединения информация об отклонениях линии (например, на участке аб) воспринимается первым измерительным элементом 2 и соответствующие сигналы поступают через первый сумматор 6 на вход блока 5 запаздывания. С выхода последнего сигналы об отклонениях поступают черэз второй сумматор 7 на привод 4 коррекции положения сварочного инструмента 1 и непосредственно на первый вход первого сумматора 6. В последнем .осуществляется алгебраическое сложение сигналов, поступающих на его первый вход по истечении времен / запаздывания, т.е. сигналов коррекции положения сварочного ин- струмекта 1, и сигналов, поступающих от первого измерительного элемента 2,

В первом сумматоре 6 осуществляется компенсация сигналов первого измерительного элемента 2, вызванных результатом отработки приводом 4 коррекции сигналов, поступающих с выхода блока 5 запаздывания. Поскольку первый измерительный элемент 2 жестко связан со сварочным инструментом 1, то обработка последним задержанных сигналов отклонения приводит к появлению на выходе первого измерительного элемента 2 ложных сигналов, которые и компенсируются в первом сумматоре 6 сигналами отработки.

В результате тепловых деформаций, вызванных термическим воздействием сварочной дуги на материал детали, положение соединения в интервале между первым измерительным элементом 2 и сварочным инструментом 1 может измениться на величину Ј . Сигнал сб этом отклонении получают с выхода второго измерительного элемента 3, настроенного так, что указанный выходной сигнал имеет отличное от нуля значение лишь при наличии отклонения

копируемой линии от заданного положения, определяемого результатом измерения впереди точки сварки. При использовании в качестве второго измерительного элемента 3 датчика напряжения на дуге, последний работает на принципе сравнения измеряв мого напряжения с заданным (Уз).

Дополнительный сигнал коррекции поступающий с выхода второго измерительного эле мента 3 на первый вход второго измерительного элемента 7 и далее на вход привода 4, после алгебраического суммирования с сигналом коррекции, поступающим на второй вход второго сумматора 7 с выхода блока 5 запаздывания, обеспечивает до- полнительную коррекцию положения сварочного инструмента 1 в точке сварки, связанную с отклонением линии соединения от положения, измеренного первым измерительным элементом 2 Вызванный дополнительной коррекцией ложный сигнал, возникающий при этом на вылоде первого измерительного элемента 2, компенсируется сигналом дополнительной коррекции, поступающим с выхода второго измерительного элемента 3 на тсетий вход первого сумматора 6

Второй измерительный сгемент С измеряет отклонение от стыка зточке сварки,т е в месте горения дуги и то ько при опении дуги На практике ввиду неточности установки изделий под сварку факт1 еское положение стыка может не с запрограммированным положением сварочного инструмента 1 и для выход,, гсслед- него в начальную точку сварки до зажигании дуги необходимо определять фактииес ое положение начала стыка Кроме того нз чальное отклонение стыка может превышать в поперечном направлении(особенно при сварке соединении без разделки) возможности дуги как измерителя этих отклонений пос ояьгу зона захвата дуги как датчика r-сзчачительна При сварке с при- ватками з есте положения поспед них дуга теряе, свои возможности как измеритель положзния стыка Начальное положение CTbiKa необходимо опредепять как в направлении вектора скорости сварки так и в двух поперечных направпен ях а дуга может быть измерителем топько в деух попзреи- ныч направпениях причем в поперечном и относительно дуги направлении только при наличии разделки и колебаниях дуги поперек стыка

Таким обоазом, основным источником 1,чформаци1/1 о положении стыка при сварке соединений бел раздечки является первый измерительный эгеменг 2 вынесенный за пределы зоны горения о,уги и удаленный rjT

нее в связи с высокой температурой брыз- гзми и т п в этой зоне Однако во время сварки возникают деформации изделия и положение стыка уже в интервале между

датчиком первым измерительным элементом 2 и сварочной ванной ожет изменяться Второй измерительный элемент 3 служит для получения сигналов дополнитепьной коррекции положения инструмента

0Сигналы коррекции положения инструмента 1, поступающие также на входы первого сумматора 6 с выхода блока 5 запаздывания и с выхода датчика 3, служат дтя погашения ложных сигналов с выхода

5 датчика 2 возникающих при отработке ука запнух сигналов коррекции приводом 4 Любая коррекция положения инструмента 1 приводит к коррекции положения датчика 2 жестко связанного с инструментом Поэто0 му при отзабо-ке приводом 4 сигнала коррекции на выходе датчика 2 появится ложньи сигнал, соответствующий величине сигнала короекции Он гасится таким же сигг5аом противоположного знака и с вы

5 хода первого сумматора 6 получается чистый сигнал отклонения стыка в точке измерения датчиком 2, который по истечении зремени запаздывания отрабатывается фиводом 4 Таким образом осуществляет0 с непреоыЕное отслеживание фактическо го положения стыка

Изобретение позволяет повысить точность копирования линии сааоного соеди- неьи благодати измерению положения

е пинии в тчке варки и дополнительной кор- эекц1и положения сварочного инструмента г-ои ел отклонении Это улучшает качество шва

Техн 1ко-экономическая эффективность

0 зэччючеэтся в том что при более высоком качестве швсв снижается количество бракованны изделий повышается ресурс де- снижается себестоимость изготовления

5Формула изобретения

1 Способ автомата еского копирования линии сварного соединения при котором измеоякг положение копируемой линии впеоеди тоики сварки относительно

0 т, /щей тоики сварки, производят алгебраическое суммирование величин текущего оезутьтлта измерения и предыдущего ре- зулы ата измеоения получаемого по истече- нии Бремени запаздывания, и по

5 полученному результату корректируют по- лолечис СБЭПОЧНОГО инструмента относительно когиоуемойлинии отличающий- с я тем , с целью улучшения качества nyTcN ОБышения точности копирования, дополч /То ьно измеряют положение сварочного инструмента относительно копируемой линии в точке сварку., алгебраически суммируют величину дополнительного результата измерения в точке скарки с указан- ными величинами текуи иго результата измерения впереди точки сверки и предыдущего результата мзмеоенмя, получаемого по истеченм и о р емени запаздывания, и по пол- учениюму результату корректируют положение сварочного инструмента относительно копируемой линии в точке сварки.

2. Устройство для автоматического копирования линии сварного соединения, содержащее установленный на сварочном инструменте впереди точки сварки перзый измерительный элемент, привод коррекции положения сварочного инструмента, блок

0

5

запаздывания, первый сумматор, второй измерительный элемент, подключенный к сварочному инструменту и свариваемой детали, причем выход блока запаздывания соединен с перым входом первого сумматора, второй вход которого связан с выходом первого измерительного элемента а выход - с входом блока запаздывания, отличающееся , что она снабжено вторым сумматором, выход которого соединен с входом привода коррекции положения сварочного инструмента, вь ход второго измерительного элемента подключен к первому входу второго и тре г ьему входу первого сумма горов, а второй вход второго сумматора связан с выходом блока запаздывания.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для автомРн-.-.эции наведения сварочного инструмэь а на стык, Цель изобретения - улучшение качества швов путем повышения точности копирования траектории шва. Способ состоит в том, что в процессе сварки-измеряют положение копируемой лилии впереди точки сварки, производят алгебраическое суммирование величин текущего результата измерения и измерения, получаемого по истечении времени запаздывая / 0. По полученному результату корректируют положение сэарочного инструмента относительно копируемой линии, При этом дополнительно измеряют положение сварочного инструмента относительно копируемой линии в точке сварки По результату измерения дополнительно корректируют положение сварочного инструмента. Для этого производят дополнительное алгебраическое суммирование величины дополнительного результата измерения в точке сварки с величинами текущего результата измерения впереди сварки и предыдущего результата из- меоен1 Ч, получаемого по истечении време- |И запаздывания. Устройство содержит установленный на сварочном инструменте впереди точки сварки первый измерительный элемент, привод коррекции положения сварочного инструмента, блок запаздывания, первый и втооой сумматоры и второй измерительный элемент Выход блока запаздывания соединен с первым входом пер вого сумматора, второй вход которого связан с выходом первого измерительного элемента, s выход - с входом блока запаз- дызания. Второй сумматор соединен своим выходом с приводом коррекции, выход второго измерительного элемента подключен к первому входу второго и третьему входу первого сумматоров, а второй вход второго сумматора связан с выходом блока запаздывания. Изобретение позволяет повысить точность копирования линии стыка путйм компенсации влияния прихваток. 2 с.п. ф- лы 1 ил 00