Устройство для электронно-лучевой сварки Советский патент 1993 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 повышения точности и обеспечения возможности задания любого распределения энергии, вводимой в сварочную ванну.

На фиг.1 представлена схема устройства для электронно-лучевой сварки; на фиг,2 - схема блока ввода программ; на фиг.З - пример схемы командного блока; на

фиг.4 - пример схемы блока опроса; на фиг.5 - пример запоминающего блока; на фиг.6 - схема двойного .отклонения электронного луча.-.

На фиг.1 изображены электронно-лучевая пушка 1, электронный луч 2, источник 3 питания электронно-лучевой пушки, основная фокусирующая линза 4, к входам которой подключен согласующий усилитель 5, динамическая фокусирующая линза 6, подключенная к выходу дополнительного согласующего усилителя 7, первая отклоняющая электромагнитная система 8, расположенная за ней вдоль электронно-оптической оси

пушки вторая электромагнитная система 9, свариваемое изделие 10, первый 11 и второй 12 сумматоры, выходами подключенные соответственно к управляющему входу источника 3 и входу дополнительного согласующего усилителя 7.

Первый. 13, второй 14, третий 15,4etBep-. тый 16 перемещающие цифроаналоговые. преобразователи подключены выходами.со- ответственно через первый 17 и второй 18 блоки усилителей к отклоняющим электромагнитным системам 8 и 9. Пятый 19 и шестой 20 перемножающие цифроаналоговые преобразователи выходами подключены соответственно к вторым входам сумматора 11 и 12. Первый цифроэналоговый преобразователь 21 выходом подключён к первому входу первого сумматора 11, второй цифро- аналоговый преобразователь 22 выходом подключен к первому входу второго сумматора 12 и входу усилител я 5. Четыре выхода запоминающего блока 23 соответственно через третий 24, четвертый 25, пятый 26, шестой 27 цифроаналоговые преобразователи соединены с информационными входами перемножающих цифроаналоговых преобразователей 15, 16, 19, 20. Информационные входы преобразователей 14, 16 и 13, 15 попарно соединены.

Выходы регистра 28 соединены соответственно с цифровыми входами преобразователей 13...16, 19...22 и блока опроса 29, Цифровые выходы блока опроса 29 и цифровые выходы счетчика 30 подключены соответственно к адресным входам запоминающего блока 23, информационные входы которого соответственно под-, ключены к информационным входам регистра 28 и выходам данных командного блока 31, адресные выходы которого подключены к информационным входам счетчика 30 и блока опроса 29..

Управляющие выходы командного блока 31 подключены к соответствующим управляющим входам регистра 28, первого 21 и второго 22 цифроаналоговых преобразователей, перемножающих цифроаналоговых преобразователей 13...16, 19, 20, счетчика 30, блока опроса 29 и запоминающего блока 23. Пульт управления 32 информационными и управляющими выходами подключен к блоку 33 ввода программ, четыре информационных выхода которого подключены к блоку 34 индикации, а управляющие выходы, выходы данных и адреса блока 33 подключены к соответствующим входам командного блока 31.

Блок ввода программ 33 (фиг.2) содер; жит дешифратор 35, шифратор 36, распре делитель импульсов 37, элемент ИЛИ 38,

регистр 39 данных, регистр 40 адреса, восемь регистров 41.,.48 параметров, шесть функциональных преобразователей 49...54, буферный элемент 55 и три одновибратора

56...58, При этом выходы регистра 39 соединены соответственно с входами регистров параметров. Выходы регистров 44...48 соответственно через преобразователи 49.,.53 подключены к выходам данных блока. Выходы регистра 43 подключены к выходам данных блока через буферный элемент 55. Выходы регистра 41, 42 подключены соответственно к первым и вторым входам преобразователя 54, выходами соединенного с

выходами данных блока. Выходы регистров 41,.,44 являются информационными выходами блока. Выходы дешифратора 35 подключены соответственно к управляющим входам регистров 41,..48, преобразователей

49...54 и буферного элемента 55. Выходы шифратора 36 подключены к входам регистра 39 данных и адреса 40. У регистра 40 выходы являются адресными выходами блока, входы дешифратора 35, а также соответственно соединенные входы шифратора 36 и элемента ИЛИ 38 являются информационными входами блока. Выход элемента ИЛИ 38 подключен к распределителю импульсов 37, выходами соединенного с соответствующими управляющими входами регистров 39 и 40. Управляющий вход распределения импульсов и входы одновибраторов 56,..58 являются управляющими входами блока, а выходы одновибраторов 56...58 управляющими выходами блока.

Командный блок 31 (фиг.З) содержит дешифраторы 59, 60, буферный элемент 61, тиггер 62, элемент И 63 и элементы ИЛИ 6.4.

При этом входы данных блока через буферный элемент 61 подключены к выходам данных блока. Адресные входы блока подключены к информационным входам дешифраторов 59, 60. Управляющие входы

блока подключены соответственно к первому входу обнуления триггера 62, к управляющему входу дешифратора 59, к управляющему входу дешифратора 60 и первому входу элемента И 63, второй1 вход

которого соединен с инверсным выходом триггера 62, а выход - с разрешающим выходом блока. Первый и второй выходы дешифратора 59 подключены соответственно к входу установки и второму входу обнуления триггера 62, остальные выходы дешифратора 59 и выходы элементов ИЛИ 64 являются управляющими выходами блока. Выходы дешифратора 60 подключены соответственно к первым входам элементов ИЛИ 64, к вторым входам которых подключен выход триггера 62, этот выход также является управляющим выходом блока.

Блок опроса 29 (фиг.4)содержит регистр 65, выходы которого являются адресными выходами блока, генератор 66 тактовых импульсов, выходом соединенный со счетным входом вычитающего счетчика 67, информационные входы которого соединены с выходами регистра 68, а выход счетчика 67 подключен к его входу записи и является управляющим выходом блока, цифровые входы регистра 68 являются цифровыми входами блока. Входы записи регистров 65, 68 являются управляющими входами блока, цифровые входы регистра 65 - адресными входами блока.

Запоминающий блок 23 (фиг.5) содержит четыре оперативных накопителя 69...72, выходы которых являются выходами блока, их информационные входы соответственно соединены и являются информационными входами блока, их адресные входы соответственно соединены и являются адресными входами блока, их входы режимов соединены между собой и подключены к шине входа режима блока. Управляющие входы накопителей 69...72 являются управляющими входами блока,

Цифроаналоговые перемножающие преобразователи 13... 16,19, 20 и цифроана- логовые преобразователи 20, 21 могут быть выполнены на БИС К572ПА2, включающие в свой состав регистры хранения двенадцатиразрядного кода. Цифроаналоговые преобразователи 24...27 могут быть выполнены на БИС К594ПА1, накопители 69...72 - на БИС КР537РУ10. представляющих собой ОЗУ статического типа. Функциональные преобразователи 49...54 могут быть выполнены на БИС К573РФ4, представляющих собой РПЗУ. В ячейки этих БИС заносятся в закодированном виде соответствующие функциональные зависимости. Буферные элементы 55 и 61 могут быть выполнены на БИС КР580ВА86. представляющих собой три Стабильные восьмиразрядные шинные формирователи.

Работа устройства происходит следующим образом.

Электронный луч 2, который создается Электронной сварочной пушкой 1, проходит к свариваемому Изделию 10 и фокусируется вначале основной фокусирующей линзой 4, затем - динамической фокусирующей линзой 6. После этого электронный луч 2 отклоняется вначале первой отклоняющей электромагнитной системой 8, а затем он отклоняется в противоположную сторону второй отклоняющей электромагнитной системой 9. За счет подачи на отклоняющие

системы 8 и 9 изменяющихся во времени сигналов от блоков усилителей 17 и 18 осуществляется развертка луча по заданной траектории.

5Форма траектории развертки луча в закодированном виде предварительно записывается в накопители 71 и 72 соответственно по двум координатам. Коды мгновенных значений сигналов развертки

0 во время сварки последовательно считываются из ячеек накопителей 71 и 72, преобразуются ЦАПами 25 и 24 в аналоговые сигналы и через перемножающие цифроа- налоговые преобразователи 13... 16 и блоки

5 усилителей 17, 18 подаются на входы отклоняющих сиртем 8 и 9.

Перемножающие Цифроаналоговые преобразователи 13..Л6 выполняют функции управляемых делителей сигналов, с их

0 помощью задаются требуемые амплитуды сигналов разверток электронного луча 2. Кроме этого, синхронно с разверткой электронного луча 2 осуществляется динамическое изменение величины его тока за счет

5 подачи на управляющий вход источника питания 3 модулирующего сигнала с выхода сумматора 11. Также синхронно с разверткой электронного луча 2 осуществляется его динамическая фокусировка посредством

0 подачи модулирующего сигнала на линзу 6 с выхода сумматора 12 через усилитель 7, Переменная составляющая модулирующих сигналов тока электронного луча 2 и его фокусировки в закодированном виде пред- 5 варительно записывается соответственно в накопителе 69 и 70. Коды мгновенных значений указанных сигналов во время сварки последовательно считываются синхронно с кодами сигналов развертки электронного

0 луча 2 из ячеек накопителей 69 и 70, преобразуются ЦАПами 26, 27 в аналоговые сигналы и через перемножающие Цифроаналоговые преобразователи 19 и 20 подаются на вторые входы сумматоров 11 и

5 1.2, на первые входы которых поступают постоянные составляющие модулирующих сигналов соответственно с выходов цифро- аналоговых преобразователей 21 и 22. При помощи перемножающих цифроаналоговых

0 преобразователей 19, 20 осуществляется изменение амплитуд переменных составляющих модулируемых сигналов.

Так как в устройстве применяется двойное отклонение луча, оператору удобно за5 давать следующие параметры электронного луча 2: / LCFD LFDE - LCBD и В CF (фиг.6). Из треугольников BCD и FCD нетрудно получить следующие зависимости:

В

«1 arctgC-j-tg/);

«2 «1 +/,

где L ВС const; «i LCBD; 05 LFOE. Причем ai Ki Ui, 02 «2 U2. где Ki, Ka - коэффициенты пропорциональности, Ui, U2.- соответственно управляющие напряжения на входах блоков усилителей 17 и 18. Устройство работает в двух режимах: программирования (настройки) и сварки.

В режиме программирования оператором с пульта управления 32, содержащего, например, матрицы кнопок и клавиши,,через шифратор 36 и элемент ИЛИ 38 производится занесение в закодированном виде информации в регистр 39 данных,

В регистр адреса 40 заносится код адреса ячейки запоминающего блока 23 при программировании этого блока или код номеров регистров, которые входят в состав блоков устройства. С помощью распределителя 37 импульсов сигналами с его выходов осуществляется поочередная запись четырехразрядных (шестнадцатиричных) кодов с выхода шифратора 36 по импульсу с выхода элемента ИЛИ 38 (вначале импульса свидетельствуете поступлении очередной информации с пульта 32) в регистры 39, 40. По сигналам с соответствующих выходов дешифратора 35 осуществляется запись значения выбранного параметра из регистра 39 в соответствующие регистры параметров 41..,48. Управляющий код на входы дешифратора 35 поступает, например, с матрицы управляющих кнопок.

Для формирования дискретных значений разверток электронного луча 2 по двум координатам используются регистры соответственно 48 и 47 и функциональные преобразователи 49, 50. Для формирования дискретных значений переменных составляющих модулируемых сигналов тока электронного луча 2 и его фокусировки используются соответственно регистры 45, 46 и функциональные преобразователи 51, 52. При этом в регистры 45...48 оператором в закодированном виде заносятся значения аргументов, а на выходах преобразователей 49...52 формируется значение соответствующих функций. Эти значения функций в дальнейшем заносятся последовательно через буферный элемент 61 в накопители 69...72 запоминающего блока 23 под адресам, установленным в регистре 40.

В регистр 44 оператором заносится код частоты дискретизации функций, значения которых записываются в запоминающий блок 23. На выходе функционального преобразователя 53 формируется код периода ди- скретизации,который затем

переписывается в регистр 68 для обеспечения выдачи в режиме сварки дискретных значений функций, хранимых в запоминающем блоке 23, с заданной скоростью. В регистр 43 записывается код адресной зоны запоминающего блока 23, с помощью которого можно выбирать комплект заданных функций разверток электронного луча 2 и функций изменения его тока и фокусировки.

В регистры 41 и 42 записываются соответственно значения параметров двойного отклонения луча В и /9. На соответствующих выходах функционального преобразователя

54 формируются значения величин а и ai, На управляющий вход распределителя импульсов 37 подается с клавиши пульта 32 сигнал, с помощью которого осуществляется выбор записываемого регистра (39 и 40). Управляющими сигналами с соответствую- щих выходов дешифратора 35 осуществляетсяподключение выходов соответствующего функционального преобразователя 49...54 или буферного элемента

55 к выходам данных блока 33 для последующей записи информации в соответствующий регистр или ячейку памяти устройства. Блоком индикации 34 осуществляется отображение четырех основных параметров режима сварки: В, Д частота и тип разверток.

Одновибраторы 56.. 58 формируют сигналы управления при нажатии кнопок пульта 32, выходами связанных с этими одновибрато- рами. На выходе одновибратора 56 формируется сигнал Сброс для обнуления

триггера 62 устройства.

На выходе одновибратора 57 формируется сигнал записи информации в регистры, а на выходе одновибратора 58 - сигнал записи информации в ячейку запоминающего

блока 23, В режиме программирования триггер 62 находится в состоянии Сброс. Сигналом низкого уровня с его выхода счетчик 30 включен в режим прозрачности, т.е. на выходах счетчика 30 повторяется код,

установленный на его информационных входах. Информация, записываемая в регистры преобразователей 13...16, 19...22, имеет разрядность до двух байт, поэтому информация, поступающая с выхода блока

ввода программ 33 через буферный элемент 61, записывается в два такта в регистр 28 по соответствующим выходным сигналам дешифратора 59, а затем по сигналам записи с выхода дешифратора 59 информация переписывается в соответствующий регистр преобразователей 13,.,16, 19.„22 или регистр 68, В режиме программирования сигналами с выхода дешифратора 60 через элементы ИЛИ 64 осуществляется выбор накопителей 69...72 для их программирования. Через элемент И 63 на вход режима запоминающего блока 23 с выхода одновиб- ратора 58 подаются сигналы записи запоминающего блока 23, на управляющий вход дешифратора 59 - сигнал записи регистров устройства с выхода одновибратора 57.

После того когда устройство запрограммировано, оператор переводит его в режим сварки. При этом на первом выходе дешифратора 59 формируется импульс, который взводит триггер 62. Схема И 63 блокируется. На выходах элементов ИЛИ 64 устанавливаются сигналы высокого уровнями накопители запоминающего блока 23 переходят в режим чтения, счетчик 30 деблокируется, на его счетный вход поступают импульсы с выхода блока опроса 29.

Содержимое ячеек накопителей 69...72 последовательно считываются, далее с помощью преобразователей 24...25, 13...16, блоков усилителей 17, 18 осуществляется формирование сигналов развертки электронного луча 2, а преобразователями 26, 27, 19.,.22, сумматорами 11, 12, усилителями 5, 7 - формирование модулируемых сигналов тока электронного луча 2 и его фокусировки. Период дискретизации формируемых сигналов определяется кодом, записанным в регистр 68, который циклически переписывается в счетчик 67. Конец режима сварки и переход устройства в режим программирования осуществляется оператором при подаче кода с пульта 32, при котором на втором выходе дешифратора 59 появляется импульс, обнуляющий триггер 62.

В предлагаемом устройстве повышается точность регулировки угла отклонения при развертке и положения точки пересечения электронного луча с осью пушки за счет реализации точной формулы расчета, которая справедлива для широкого диапазона этих параметров. Кроме того, устройство позволяет реализовать любое пространственное распределение энергии, вводимой в сварочную ванну, так как обеспечивается любое заданное изменение тока электронного лучаиего фокусировки синхронно с его разверткой. Все это в итоге приводит к повышению качества сварного шва.

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

Формула изобретения

1. Устройство для электронно-лучевой сварки, содержащее электронную сварочную пушку с источником питания, снабженную основной фокусирующей линзой, к входам которой подключен согласующий усилитель,двумя отклоняющими электромагнитными системами, к которым соответственно через два блока усилителей подключены четыре перемножающих циф- роаналоговых преобразователя, запоминающий блок, к адресным входам которого подключен счетчик и соединенный с ним

0 блок опроса, пульт управления, блок индикации и блок ввода программ, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем повышения точности и обеспечения возможности зада5 ния любого распределения энергии, вводимой в сварочную ванну, оно содержит шесть цифроаналоговых преобразователей, пятый и шестой перемножающие цифроаналого- вые преобразователи, регистр, два суммато0 ра, блок ввода программ, командный блок и динамическую фокусирующую линзу, подключенную к выходу дополнительного согласующего усилителя, причем первые входы сумматоров соответственно соедине5 ны с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, вторые их входы -с выходами пятого и шестого перемножающих цифроаналоговых преобразователей, кроме того, первый вход второго

0 сумматора подключен к входу согласующего усилителя, выходы сумматоров - соответственно к управляющему входу источника питания электронной сварочной пушки и входу дополнительного согласующего усилителя,

5 четыре выхода запоминающего блока через цифроаналоговые преобразователи с третьего по шестой подключены к информацион- нымвходам перемножающих цифроаналоговых преобразователей с

0 третьего по шестой, информационные входы первого и третьего, второго и четвертого перемножающих цифроаналоговых преобразователей попарно соединены, цифровые входы перемножающих цифроаналоговых

5 преобразователей, первого, второго цифро- аналоговых преобразователей и блока опроса подключены соответственно к выходам регистра, информационные входы регистра и запоминающего блока подключены соот0 ветственно к выходам данных командного блока, адресные выходы которого подключены к информационным входам счетчика и блока опроса, а управляющие выходы - к соответствующим управляющим входам ре5 гистра, первого и второго цифроаналоговых преобразователей, перемножающих цифро- аналоговых преобразователей, запоминающего блока, счетчика и блока опроса, пульт управления информационными и управляющими выходами подключен к блоку ввода

программ, четыре информационных выхода которого подключены к блоку индикации, а управляющие выходы данных и адреса блока ввода программ - к соответствующим входам командного блока, разрешающий выход которого подключен к входу режима запоминающего блока.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок ввода программ содержит дешифратор, шифратор, распределитель импульсов/элемент ИЛИ, регистр данных, регистр адреса, восемь регистров параметров, шесть функциональных преобразователей, буферный элемент и три одновибратора, причем выходы регистра данных подключены соответственно к входам регистров параметров, выходы с первого по пятый регистров параметров через функциональные преобразователи -к выходам данных, выходы шестого регистра параметров подключены через буферный элемент к выходам данных, выходы седьмого и восьмого регистров параметров подключены соответственно к первым и вторым

входам шестого функционального преобразователя, выходами соединенного с выходом данных, выходы с пятого по восьмой регистров параметров являются информационными, выходы дешифратора подключены соответственно к управляющим входам регистров параметров, буферного элемента и функциональных преобразователей, выходы шифратора - к входам регистра данных

и адреса, у которого выходы являются выходами адреса блока, входы дешифратора, а также соответственно соединенные входы шифратора и элемента ИЛИ являются информационными входами блока, выход элемента ИЛИ подключен к входу распределителя импульсов, выходами соединенного с соответствующими управляющими входами регистров данных и адреса, управляющий вход распределителя импульсов является первым управляющим входом блока, управляющие входы блока с второго по четвертый через одновибраторы подключены соответственно к управляющим выходам блока с первой по третий.

„JV

-ъ

Ј

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 повышения точности и обеспечения возможности задания любого распределения энергии, вводимой в сварочную ванну. В устройство введены шесть цифроаналого- вых преобразователей, два перемножающих цифроаналоговых преобразователя, регистр, два сумматора, блок ввода про2 грамм, командный блок, динамическая линза и согласующий усилитель. Устройство работает в двух режимах. В первом режиме - режиме программирования (настройки) с пульта управления оператором осуществля-. ется занесение параметров режима сварки в регистры устройства и запоминающий блок через блок ввода программ, в котором происходит преобразование входной информации, и командный блок. Блоком индикации осуществляется отображение основных параметров режима сварки. Во втором режиме - режиме сварки, в который устройство переходит по команде оператора с пульта управления, осуществляется управление электронным лучом, В устройстве обеспечивается высокая точность регули- ровкиугла развертки и положения точки пересечения электронного луча с осью пушки за счет реализации точной формулы расчета, которая справедлива для широкого диапазона этих параметров. Кроме того, в устройстве реализуется любое распределение энергии, вводимой в сварочную ванну, 1 з.п. ф-лы, 6 ил,..

to.5

Фн,гЛ

Фш.6