Устройство для электронно-лучевой сварки Советский патент 1992 года по МПК B23K15/00 

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к оборудованию для электронно-лучевой сварки, и предназначено для управления процессом электронно-лучевой сварки.

Цель изобретения - повышение качества сварного шва путем обеспечения возможности коррекции ориентации осей отклонения электронного пучка относительно свариваемого стыка.

На фиг.1 представлена схема устройства для электронно-лучевой сварки; на фиг.2 - схема блока опроса; на фиг.З - пример схемы блока масштабирования; на фиг.4 - схемы блока функционального преобразования; на фиг.5 - геометрическое построение, поясняющее осуществление поворота осей отклонения электронного пучка.

На фиг.1 изображены электронная сварочная пушка 1, электронный пучок 2, первая отклоняющая электромагнитная система 3, расположенная за ней вдоль электронно-оптической оси пушки 1 вторая электромагнитная система 4, свариваемое изделие 5, первый и второй блоки 6 и 7 усилителей. Запоминающий блок 8 четырьмя выходами соединен с цифровыми входами первого, второго, третьего и четвертого перемножающих цифроаналоговых преобразователей 9-12, выходы которых в свою

VI ся о

00 О Ю

очередь подключены соответственно к аналоговым входам перемножающих цифроа- налоговых преобразователей 13-20 пятого по двенадцатый, при этом выход преобразователя 9 соединен с входами преобразователей 13 и 15, выход преобразователя 10 - с входами преобразователей 14 и 16, выход преобразователя 11 - с входами преобразователей 17 и 19, выход преобразователя 12 - с входами преобразователей 18 и 20 Выходы преобразователей 13 и 14 через первый суммирующий элемент 21 соединены с первым входом блока усилителей 6, выходы преобразователей 15 и 16 через первый вычитающий элемент 22 соединены с вторым входом блока усилителей 6, выходы преобразователей 17 и 18 через второй суммирующий элемент 23 соединены с первым входом блока усилителей 7, а выходы преобразователей 19 и 20 соединены через второй вычитающий элемент 24 с вторым входом блока усилителей 7,

Пульт управления 25 своими первыми выходами подключен к первым входам блока масштабирования 26 и к третьим входам блока индикации 27. Вторые выходы пульта управления 25 подключены к вторым входам блока масштабирования 26 и к четвертым входам блока индикации 27, пятые и шестые входы которого подключены соответственно к третьим и четвертым выходам пульта управления 25 и к певым и вторым входам блока опроса 28, соединенного со счетчиком 29. Цифровые выходы блока опроса 28 и счетчика 29 подключены соответственно к адресным входам запоминающего блока 8. Первый выход блока масштабирования 26 подключен к аналоговым входам преобразователей 9 и 10, второй выход его - к аналоговым входам преобразователей 11 и 12.

Первые входы блока индикации 27 подключены к первым выходам задатчика углов поворота осей отклонения электронного пучка 30, и к первым входам блока функционального преобразования 31, первые выходы которого подключены к цифровым входам преобразователей 14 и 15, вторые его выходы - к цифровым входам преобразователей 13 и 16, третьи его выходы - к цифровым входам преобразователей 18 и 19, четвертые его выходы - к цифровым входам преобразователей 17 и 20. Вторые входы блока индикации 27 подключены к вторым выходам задатчика углов поворота осей отклонения электронного пучка 30 и к вторым BXOflaN блока 31

Блок опроса 28 (фиг.2) содержит буферный элемент 32, выходы которого являются цифровыми выходами блока 28, а его входы

являются первыми входами блока 28, генератор тактовых импульсов 33, еыходом подключенный к счетному входу вычитающего счетчика 34, выход заема которого подключается к входу счетчика 29 и к входу записи.Информационные входы счетчика 34 являются вторыми входами блока 28.

Блок масштабирования 26 (фиг.З) содержит цифроаналоговый преобразователь 35,

выходом подключенный к первому входу сумматора 36 и к аналоговому входу перемножающего цифроаналогового преобразователя 37. Первыми входами блока 26 являются входы преобразователя 35, вторыми входами блока 26 являются входы преобразователя 37, Первым выходом блока 26 является выход сумматора 36, вторым выходом блока 26 является выход преобразователя 37, который также подключен к второму

входу сумматора 36.

Блок функционального преобразователя 31 (фиг 4} может включать в свой состав, например, первый 38. второй 39, третий 40, четвертый 41 функциональные преобразователи тригонометрических функций Причем преобразователи 38, 40 реализуют функцию , а преобразователи 39,41 - функцию . Преобразователи 38...41 могут быть выполнены на БИС ППЗУ

К573РФ6. Значения углов поворота осей отклонения электронного пучка 4, соответственно для отклоняющих электромагнитных си-стем 3 и 4, в двоичном коде поступают на входы преобразователей 38 41с соответствующих выходов задатчика 30 который может включать в свой состав, в простейшем случае, кодовые переключатели Указанные тригонометрические функции реализуются преобразователями 38 .,41 табличным методом, т.е. заданному входному коду угла р соответствует значение тригонометрической функции в виде двоичного выходного кода.

Пульт 25 управления, в простейшем случае, может включать в свой состав кодовые переключатели для каждого из выходов.

Блок 27 индикации может включать в свой состав преобразователи кодов (например, на БИС ППЗУ К573РФ6) и семисегментные индикаторы

Цифроаналоговые перемножающие преобразователи 9 ..20 могут быть выполнены на БИС КР572ПА1 или КР572ПА2. Буферный элемент 32 может быть выполнен на

БИС КР580ВА86.

Работа устройства происходит следующим образом. Электронный пучок 2, который создается электронной сварочной пушкой 1, проходит к свариваемому изделию 5 и отклоняется вначале первой отклоняющей электромагнитной системой 3, а затем в противоположную сторону второй отклоняющей электромагнитной системой 4. За счет подачи на отклоняющие системы 3 и 4 изменяющихся во времени сигналов с выходов блоков усилителей б и 7 осуществляется развертка пучка по заданной траектории. Форма траектории развертки электронного пучка 2 в закодированном ви- де хранится в запоминающем блоке 8 соответственно для обоих отклоняющих электромагнитных систем, по двум координатам. Коды мгновенных значений сигнгпов развертки во время сварки последователь- но считываются из ячеек блока 8 за счет опроса ее адресов счетчиком 29 и блоком опроса 28, преобразуются в аналоговые сигналы перемножающими ЦАП 9...12, на аналоговые входы которых подаются сигналы соответственно с выходов блока 26 необходимые для установки заданных амплитуд развертки электронного пучка 2. Частота развертки электронного пучка определяется частотой считывания информации из за- поминающего блока 8 и количеством дискретных значений развертки электронного пучка. Частота развертки задается кодом, поступающим с четвертых выходов пульта управления 25 на информационные входы вычитающего счетчика 34, работающего в режиме деления частоты импульсов, поступающих с выхода генератора 33. Кроме того, кодом, поступающим с третьих выходов пульта управления 25 через буферный элемент 32 на адресные входы запоминающего блока 8, выбирается зона его запоминающих ячеек, в которых хранятся дискретные значения заданного типа развертки электронного пучка 2. Кодом, по- ступающим с вторых выходов пульта управления 25 на входы перемножающего цифроаналогового преобразователя 37 блока масштабирования 26, осуществляется ре- гулировка расстояния В от второй отклоняющей электромагнитной системы 4 до точки пересечения электронного пучка 2 с оптической осью электромагнитной пушки 1. Кодом, поступающим с первых выходов пульта управления 25 на цифровые входы цифроаналогового преобразователя 35, осуществляется регулировка угла отклонения / пучка 2 относительно электронной пушки 1. Регулировка осуществляется аналогично устройству-прототипу; т.е.

/3 Ui р U2 где Ui - значение кода,.установленного на

первых выходах пульта управления 25;

Uj - значение кода, установленного на вторых выходах пульта управления 25

Сигналы развертки электронного пучка 2 с выходов преобразователей 9 12 через преобразователи 13...20, суммирующие 21, 23 и вычитающие 22, 24 элементы поступают на соответствующие входы блоков усилителей 6 и 7. На первых и вторых выходах задатчиков 30 устанавливаются коды, соответствующие заданным углам поворота осей отклонения электронного пучка 2 первой 3 и второй 4 отклоняющих электромагнитных систем.

На фиг.5 иллюстрируется процесс поворота осей отклонения электронного пучка 2. Допустим точка траектории А, имеющая координаты

sin f),

cos p, ,

где R - расстояние от точки А до точки пересечения осей отклонения О;

,

переместилась в положение точки AI, что эквивалентно повороту осей отклонения на угол р AOAi. При этом координаты точки AI имеют следующие значения

sin( );

cos( )

Это эквивалентно:

Х2 -R + R sin Xi cosy) + YI stny; cos# - R sirup-

Yl CQS(p - Xj .

При помощи функциональных преобразователей 38 vt 40 осуществляется формирование значений функции Y , а при помощи функциональных преобразователей 39 и 41 осуществляется формирование значений функции соответственно для первой 3 и второй 4 отклоняющих электромагнитных систем. Для первой отклоняющей электромагнитной системы 3 при помощи преобразователей 13, 14 и суммирующего элемента 21 осуществляется формирование значения Х2, при помощи преобразователей 15, 16 и вычитающего элемента 22 осуществляется формирование значения V2. Аналогично для второй отклоняющей электромагнитной системы 4 при помощи преобразователей 17, 18 и суммирующего элемента 23 осуществляется формирование значения Ха, а при помощи преобразователей 19, 20 и вычитающего элемента 24 осуществляется формирование значения Y2.

В этом устройстве по сравнению с устройством -прототипом обеспечивается возможность коррекции ориентации осей отклонения электронного пучка относительно свариваемого стыка, что дает возможность реализовывать технологические приемы не- осесимметричными развертками электрон- ного пучка и способы однопушечного слежения за стыком при сварке непрямолинейных стыков. Кроме того, возможность раздельной коррекции ориентации осей двух отклоняющих систем позволяет осуще- ствить оперативное прецизионное совмещение этих осей, а также заданную взаимную их ориентацию, что важно для технологии сварки.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в снижении брака при сварке, в расширении номенклатуры свариваемых материалов и изделий и в повышении производительно- сти труда.

Формула изобретения Устройство для электронно-лучевой сварки, содержащее электронную сварочную пушку, первую и вторую отклоняющие электромагнитные системы, к которым соот- ветственно подключены выходы первого и второго блоков усилителей, запоминающий блок, четырьмя своими выходами соединенный с цифровыми входами четырех перемножающих цифроаналоговых преобразователей, пульт управления, блок индикации, блок опроса и соединенный с ним счетчик, подключенные своими цифровыми выходами к адресным входам запоминающего блока, блок масштабирования, первый выход которого подключен к аналоговым входам первого и второго перемножающих цифроаналоговых преобразователей, а второй выход - к аналоговым входам третьего и четвертого перемножающих цифроанэло- говых преобразовтелей, отличающее- с я тем.что, с целью повышения качества сварного шва путем обеспечения возможности коррекции ориентации осей отклонения электронного пучка относительно свариваемого стыка, оно снабжено восемью перемножающими цифроаналоговыми преобразователями, двумя суммирующими элементами, двумя вычитающими элементами,

блоком функционального преобразования и задатчиком углов поворота осей отклонения электронного пучка, причем выходы первых четырех перемножающих цифроаналоговых преобразователей подключены к аналоговым входам дополнительных перемножающих цифроаналоговых преобразователей, соответственно пятого и седьмого, шестого и восьмого девятого и одиннадцатого, десятого и двенадцатого, выходы которых подключены, соответственно, пятого и шестого

-к входам первого суммирующего элемента, седьмого и восьмого - к входам первого вычитающего элемента.девятого и десятого

-к входам второго суммирующего элемента, одиннадцатого и двенадцатого входам второго вычитающего элемента, выходы первых суммирующего и вычитающего элементов подключены к входам первого блока усилителей, выходы вторых суммирующего и вычитающего элементов подключены к входам второго блока усилителей, первые и вторые выходы задатчика углов поворота осей отклонения электронного пучка подключены соответственно к первым и вторым входам блока индикации и блока функционального преобразования, выходы которого подключены соответственно к цифровым входам перемножающих цифроаналоговых преобразователей, а именно - первые выходы к входам шестого и седьмого преобразователей, вторые выходы - к входам пятого и восьмого преобразователей, третьи выходы

-к входам десятого и одиннадцатого преобразователей, четвертые выходы - к входам девятого и двенадцатого преобразователей, первые выходы пульта управления подключены к первым входам блока масштабирования и к третьим входам блока индикации, вторые выходы пульта управления подключены к вторым входам блока масштабирования и к четвертым входам блока индикации, третьи выходы пульта управления подключены к первым входам блока опроса и к пятым входам блока индикации, четвертые выходы пульта управления подключены к вторым входам блока опроса и к шестым входам блока индикации.

Фиг. I

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к оборудованию для электронно-лучевой сварки, и предназначено для управления процессом электронно-лучевой сварки. Цель изобретения - повышение качества сварного шва путем обеспечения возможности коррекции ориентации осей отклонения электронного пучка относительно свариваемого стыка. В состав устройства входят двенадцать перемножающих цифроаналоговых преобразователей, два суммирующих элемента, два вычитающих элемента, блок функционального преобразования, два блока усилителей, запоминающий блок, блок опроса, счетчик, задатчик углов поворота осей отклонения электронного пучка и блок масштабирования. Электронный пучок /ЭП/, создаваемый электронной сварочной пушкой, отклоняется вначале первой электромагнитной системой, затем - второй электромагнитной системой при движении к свариваемому изделию. Управляющие сигналы развертки ЭП создаются при считывании информации из запоминающего блока при помощи сканирования счетчика, перебирающего адреса блока опроса. В устройстве обеспечивается возможность коррекции ориентации осей отклонения ЭП относительно свариваемого стыка. Это дает возможность реализовать технологические приемы несимметричными развертками ЭП и однопушечного слежения за стыком при сварке непрямолинейных стыков. 5 ил. сл с

/гербые йкьды

I )t

e

быкоды

т Sxody 29

Фиг. I

С4

фкг.Ъ

Фиг.4

Фиг. 5