Устройство для копирования линии стыка Советский патент 1980 года по МПК B23K9/10 B23K37/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОПИРОВАНИЯ ЛИНИИ СТЫКА

Изобретение относится к автоматиз ции процессов сварки и может быть ис пользовано при дуговой сварке с помощью промышленного робота линий сты ка пространственной конфигурации. Известно устройство для копирования линии стыка, содержащее концентрично охватывающий сварочную головку и жестко связанный с ней стакан, а также копирный ролик, закрепленный н конце консоли, жестко связанный со стаканом. Данное устройство обеспечивает пр мое копирование линии стыка 13. Недостаток устройства - наличие погрешности копирования линий стыка пространственной .конфигурации вследствие жесткой СВЯЗИ копирного ролика со сварочной ГОЛОВКОЙ. Известно также устройство для копирования линии стыка, содержащее расположенный на Сварочной головке . датчик угловых горизонтальных перемещений копирного ролика и датчик вертикальных перемещений копирного ролика, причем датчик линейных перемещений жестко связан с рычагом датчика угловых перемещений. Это устройство позволяет копировать линию стыка пространственной ко фигурации за счет измерения ее отклонения от направления движения сварочной ГОЛОВКИ В двух координатах 2 , Однако устройство не позволяет копировать линии стыка ломаной формы, т.е. линии, смежные участки которых резко изменяют свое направление; не обеспечивает высокой точности копирования из-за наличия интервала мезкду осью поворота рычага датчика горизонтальных перемещений копирного ролика и геометрической осью сварочной головки. Известно устройство для копирозания линии стыка, содержащее датчик стыка, закрепленный на конце рычага, кинематически связанного с приводом вертикальных перемещений датчика стыка, и привод горизонтальных перемещений датчика стыка, установл(енный на сварочной головке. Устройство обеспечивает копирование линий стыка произвольной конфигут рации, так как позволяет программировать В соответствии с направлением линии стыка на каждом очередном участке положение датчика стыка.относительно . сварочной ГОЛОВКИ. Тем самым осуществляется грубое наведение датчика на стык в зависимости от его направления 3 ,

Недостатком известного.устройства является вызванная наличием дифференциала громоздкость, которая углубляртся при необходимости копирования |шний пространственной конфигурации, Кроме того, в случае рычажной связи датчика стыка со сварочной головкой данное устройство не обеспечивает высокой точности копирования. Это связано с тем, что для получения высокой, точности копирования необходимо совмещение оси поворота датчика стыка в. плоскости изделий с геометрической осью сварочной головки и пересечение последней с осью поворота датчика стыка в плоскости, перпендикулярной плоскости изделия. Наличие интервала между геометрической осью сварочной головки и осью поворота датчика стыка в горизонтальной плоскости при сварке в нижнем положении приводит к появлению погрешности копирования, особенно при резком изменении направления копируемой линии. Возникает погрешность, присущая устройству прямого копирования и связанная с параллельным переносом при коррекции положения точек копирования .и сварки.

Цель изобретения - повышение точности копирования и уменьшение габаритов устройства.

Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено концентрично охватывающим.сварочную головку поворотньзм стаканом, шарнирно соединенны с рычагом и кинематически связанным с приводом горизонтальных перемещений датчика стыка, при этом привод вертикальных перемещений датчика сты.ка жестко закреплен на стакане.

Жесткое закрепление привода верти кальных перемещений датчика стыка на стакане, а также связь стакана шарнирно с рычагом и кинематически с приводом горизонтальных перемещений датчика стыка обеспечивают поворот привотда вертикальных перемещений стыка вместе со стаканом при работе привода горизонтальных перемещений и независимо от последнего перемещение датчика стыка относительно сварочной головки при работе привода вертикальных перемещений датчика стыка, причем в горизонтальной плоскост обеспечивается совмещение оси пово рот.1 рычага, а в вертикальной - ее пересечение с геометрической осью сварочной головки. Устранение интервала ме5еду указанными осями позволяет повысить точность копирования, особенно в случае копирования ломаных линий стыка.

На фиг. 1 показано устройство для коп-ирования линии стыка, общий вид; на фиг. 2 - блок-схема управления устройством.

Устройство содержит сварочную головку 1, концентрично охватывающий ее стакан 2, привод 3 горизонтальных перемещений, установленный ра сварочной головке 1 и кинемати,1ески через редуктор 4 связанный со стаканом 2. Датчик 5 стыка закреплен на конце рычага б, кинематически через редуктор 7 связанный с приводом вертикальных перемещений. Последний установлен на стакане 2, шарнирно соединенном с рычагом б. Стакан 2 уст тановлен с возможностью вращения вокруг оси сварочной головки 1.

Схема управления устройством для копирования линии стыка, например в плоскости, перпендикулярной плоскост,и свариваемого изделия, содержит преобразователь 9, вход которого подключен к датчику 5 стыка, а выход к первым входам первого 10 и второго 11 сумматоров, привод 8 вертикальных перемещений датчика 5 стыка, кинематически связанный с рычагом б и подключенный к выходу второго сумматора 11, второй вход которого соединен с блоком 12 программного упраления, блок 13 запаздывания, вход которого подключен к выходу первого сумматора 10, а выход - к приводу 1 коррекции положения сварочной головки 1.

Устройство для копирования линии стыка работает следующим образом.

В исходном положении датчик 5 стыка находится в начале копируемой линии стыка. В блоке 12 программного управления записана, например путем ручного перемещения сварочной головки 1 вдоль линии стыка, программа грубого перемещения датчика 5 стыка относительно сварочной головки 1 в соответствии с изменением направления линии стыка на отдельных участках. Схема управления обеспечивает отработку предварительно записанных сигналов программы и одновременно коррекцию положения сварочной головки 1 по сигналам датчика 5 стыка в соответствии с действительным положением стыка. По каждой нз координат копирования с помощью привода 3 горизонтальных и привода 8 вертикальных перемещений осуществляется следящее копирование линии по сигналам датчика 5, поддерживающего с помощью указанных приводов 3 и 8 неизменньад свое положение .относительно линии стыка. Схемой предусмотрено исполь-, эование разомкнутых шаговых приводов 3 и 8 перемещения датчика 5 стыка.

При отклонении линии стыка от заданного программой направления перемещения сварочной головки 1 датчик 5 стыка выдает на вход преобразователя 9 сигнал величина которого пропорциональна величине отклонения. Поле преобразования, например, Б унитарный код этот сигнал поступает для ртработки через второй сумматор 11 ма привод 8 вертикальных перемещений и через первый сумматор 10 - на вход блока 13 запаздывания.

Привод 8 посредством кинематической связи с рычагом б перемещает ... датчик 5 стыка в первоначально заданное относительно линии стыка положение, обеспечивая тем самым постоянство этого положения. По истечении времени запаздывания, определяемого расстоянием между датчиком 5 стыка и сварочной головкой 1, а также скоростью перемещения последней, сигнал соответствующий величине отклонения линии стыка, поступает с выхода блока 13 запаздывания на привод 14 коррекции и на второй вход первого сумматора 10. Привод 14 коррекции смещает сварочную головку 1, а вместе с ней и да;гчик 5 стыка, в соответствии с указанным сигналом отклонения. При этом на выходе датчика 5 стыка появляется сигнал, вызванный воздействием привода 14 коррекции. Привод 8 возвращает датчик 5 стыка в зёщанное положение относительно лини стыка. Тот же сигнал датчика снова поступает на первый вход первого сумматора 10. Однако на вход блока 13 зпаздывания он не поступает, т.к. компенси| уется в первом сумматоре 10 сигналом, поступающим с выхода блока 13 запаздывания и отрабаткваегаям приводом 14 коррекции. В первом сумматоре 10 происходит компенсация ложных сигналов датчика 5 стыка, вознчкающих в результате коррекции положения сварочной головки 1 по истечении времени запаздывания, сигналами, поступающими на вход привода 1 коррекции. За счет этого обеспечивается самокопирование устройством линии стыка.

Устройство-позволяет копировать линии стыка пространственной конфигурации , т.е. обеспечивает двухкоррдинатное копирование, причем резкое изменение направления линии стыка не приводит к срыву слежения. Изменение этого направления, которое не захватывается датчиком стыка, учитывается путем предварительного введения соответствующих сигналов программы. Кинематическая связь привода горизонтальных перемещений со стаканом

шарнирно связанным с рычагом и установка привода вертикальных перемещений на стакане обеспечивает большую маневренность, датчика стыка относительно йварочной головки и тем самым широкие технологические возможности устройства. Поскольку ось поворота рычага совпадает с геометрической осью сварочной головки, а ось шарнирного соединения пересекает ее, то обеспечивается высокая точность копи0

рования в двух координатах за счет ликвидации параллельного переноса копирования и сварки. Устройство то же время имеет меньшие габариты по сравнению с известным техническим

5 решением.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повьЕцении качества сварных соединений сложной крнфигурации, выполняемых .автоматической сваркой, а также в расширении технологических возможностей за счет уменьшения габаритов.

25

Формула изобретения

Устройство для копирования линии стыка, содержащее датчик стыка, закрепленный на конце гилчага, кинематически связанного с приводом верти-, кальных перемещений датчика стыка, и привод горизонтальных перемещений датчика стыка, установленный на сварочной головке, отличаюлцее с я тем, что, с целью повышения точности копирования и уменьшения габаритов устройства, устройство снабжено концентрично охватывакицим сварочную головку поворотным стаканом,

шарнирно срединенным с рычагом и кинематически связанным с приводом го-, ризонтальных перемещений датчика сты ка, при этом привод вертикальных перемещений датчика стыка жест,ко закреплен на стакане. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Львов Н. С. Автоматизация направления сварочной головки по стшсу. М., Машиностроение, 1966, с.18-19.

3. Авторское свидетельство СССР №660793, кл. В 23 К 9/10, 23.02.77.