Следящее устройство для направления электрода по стыку Советский патент 1981 года по МПК B23K9/10 

(54)СЛЕДЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА Изобретение относится е автоматическим системам управления сварочным процессом, в частности к устройствам направления электрода по стыку. Известно устройство для направления электрода по стыку, содержащее датчик стыка, жестко связанный со сварочной горелкой 1 3. Однако их используют в автоматических устройствах для сварки стыков небольшой кривизны, так как жесткая связь датчика с горелкой при наличии расстояния между точками съема информации и непосредственной сварки не позволяет воспроизводить сварочно горелкой без ошибки траекторию движения датчика. Известно также устройство, предус матривающее возможность перемещения датчика относительно сварочной горел ки с введением блока запаздывания в схему управления перемещением горелки 2.

ПО СТЫКУ Наиболее близким по техническому решению к изобретению является устройство для автоматической сварки криволинейных стыков, содержащее сварочную горелку с узлом подачи присадочной проволоки, систему предваритель-. ной записи траектории стыка с датчиком стыка, систему воспроизведения записи и снабженные регуляторами, выполненными из измерительных элементов усилителей и двигателей, механизмы продольных и поперечных перемещений датчика стыка и сварочной горелки с узлом подачи присадочной проволоки, а также механизмом вращения датчика стыка и сварочной горелки с узлом подачи присадочной проволоки вокруг вертикальной оси с замкнутой системой автоматического регулирования Недостатком данного устройства является ограниченная область использования при сварке стыков большой кривизны. Так, при направлении электрода по стыку с радиусом кривизны, стремящнмся к в виде ломанной линии, устройство не позволяет получить качественное соединение из-за по терн информации о стыке в месте его излома. При изменении организации сканирования приемника датчика, например при сканировании окружности, потери информации не происходитОднако линия стыка в местах с малыми радиусами кривизны аппроксимируется кривой большего радиуса, что также не позволяет получать качественного сварного соединения.

Цедь. изобретения - повышение точности направления злектрода при сварке стыков любой кривизны.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее сварочную горелку с узлом подачи сварочной проволоки, датчик стыка, систему предварительной записи траектории стыка, последовательно соединенную с системой воспроизведения записи и регуляторами перемещения сварочной горелки, а также регулят оры перемещения датчика отличительно горелки, соединенные со входами функционального преобразователя, другие входы которого соединены с регуляторами перемещения сварочной горелки, введены дополнительный датчик стыка с приемником, имеющим общий центр сканирования с датчиком, два диода, два регулируемых источника опорного напряжения, два блока умножения и четыр сумматора,при этом выход дополнительного датчика соединен с двумя встречно параллельно включенными цепочками образованными встречно последовательно включенными диодами и источниками опорного напряжения, выходы последних соединены с входами первого сумматора, выход которого соединен со входом второго сумматора, другой его вход соединен со входами блоков умножения и датчика стыка, выход второго сумматора через регуляторы перемещения датчика относительно горелки соединен со входами третьего и четвертого сумматоров, другие входы которых соединены с выходами блоков умножения и выходами регуляторов перемещения горелки выходы третьего и четвертого сумматоров соединены со входами системы предварительной записи траектории стыка, другие входы блоков умножения соединены с первым и вторым выходами функционального преобразователя.

На фиг. 1 представлена фуикциогнальная схема предлагаемого следящего устройства для направления электрода по стыку на фиг. 2- график сканирования, поясняющий работу схемы.

Устройство состоит (фиг .0 из основного датчика 1 стыка, дополнительного датчика 2 стыка, приемник которого сканирует по окружности, диодов

3, регулируемых источников 4 опорного напряжения, сумматоров 5-8, регуляторов 9 перемещения датчиков относительно горелки, осуществляющих перемещение приемников датчиков по осям отноs сительной системы координат и поворот направляющей сканирования приемника основного датчика, а также системы 10 записи абсолютных координат линии стыка, системы 11 воспроизведения записи, регуляторов 12 перемещения горелки и функционального преобразователя 13 с введенными в него блоками 14 умножения.

Устройство работает следуюп т об|}азом.

При сварке стыков с радиусом кривизны больше мииимального, определяемого величиной ЭДС источников 4 опорного напряжения, канал дополнительного датчика 2 заперт и на вход второго

сумматора 6 поступает нулевой потенциал. Управление передвижением горелки осуществляет основной датчик 1. Через сумматор 6 его сигнал поступает на входы регуляторов 9 перемещения

5 датчиков относительно горелки,и на блоки 14 умножения. На выходах регуляторов 9 присутствует сигнал, пропорциональный координатам датчиков в относительной системе координат, на выо ходах регуляторов 12 перемещения горелки - сигнал пропорциональньгй абсолютным координатам горелки,а на выходах блоков 14 умножения - сигнал/ пропорциональный проекциям вектора отклонения центра сканирования датчиков 1 и 2 от линии и стыка на оси координат. Поступая на вход сумматоров 7 и 8. зти сигналы на выходах образуют новые, пропорциональные абсолютным координатам стыка в месте пересечения

стыка с линией сканирования приемника основного датчика 1, т.е..

У(.--Хг+Чдг- У1со5

K(. SlHol,

где X,Yf.- абсолютные координаты стыка; абсолютные координаты . горелки; ,Y координаты центра скани- рования датчиков в относительной системе коорди нат; дУ( - величина отклонения цент ра сканирования от линии стыка по нормали к траек тории движения центра; ci - угол между вектором скорости движения центра ск нирования и осью абстшсс Сигиапь координат литга стыка поступают в систему 10 записи, где запроминаются и через промежуток времени, равный отношению расстояния по линии стыка между центром сканирования датчиков и горелкой к величине скорости перемещения сварочной установки, с помощью системы 11 воспроиз ведения записи поступают на входы регулято|)ов 12 перемещения горелки. Несмотря на возможные отклонения цен ра сканирования датчиков от линии стыка система обеспечивает точное направление горелки по стыку. По мере приближения горелки к мес ту излома стыка (фиг. 2)сигнал на вы ходе дополнительного датчика 2 возра тает по амплитуде. При превышении вы ходного сигнала дополнительного датчи ка 2 над ЭДС источника 4 опорного на пряжения на вход сумматора 6 поступа сигнал Jвb.x5--(IUэb,), где U«.j. - сигнал на выходе дополнительного датчика 2; и ц - ЭДС источни са 4 опорного напряжения. В зависимости от знака сигнала, который определяюет направление перемещения центра сканирования приемников 15 датчиков, происходит коррекция траектории движения датчиков. Величину и скорость коррекции определяет разность выходных сигналов сумматора 6. Вместо ломаной линии ЛВС центр сканирования приемников 15 датчиков проходит над кривой АОС, параметры которой зависят от радиуса сканирования приемника дополнительного датчика 2, ЭДС источника 4 опорного напряжения и коэффициента усиления сумматора 5. Одновременно с коррекцией траектории движения центра сканирования функциональный преобразователь 13 и регулятор 9 осуществляют поворот направляющей сканирования по нормали к траектории движения центра, а основной датчик вычисляет величину отклонения центра сканирования от линии стыка, которая через блоки 14 умножения поступает на сумматоры 7 и 8, где, согласно приведенному алгоритму, определяют истинные координаты стыка. Эти коорд гнаты с помощью систем 10 и 11 записи и воспроизведения записи в соответствую щее время поступают на входы регуляторов перемещения горелки направляя ее по линии стыка. При этом точиост направления горелки зависит лишь от динамических характеристик исполнительных механизмов, а не от формы стыка. Таким образом, предлагаемое устройство для направления электрода по стыку обеспечивает ориентацию сварочной горелки относительио стыков любой кривизны, в том числе ломаных. При этом запись истинных координат линии стыка и введение дополнительного датчика стыка, приемник которого сканирует по окружности, повышает точность направления электрода при сварке стыков тобой кривизны, а включение в цепь канала дополнительного датчика регулируемых источников опорного напряжения предохраняет схему устройства от ударов, возникающих при подходе датчиков к излому линии стыка и отходе от него. Формула изобретения Следящее устройство для направления электрода по стыку, содержащее варочную горелку с узлом подачи варочной проволоки, датчик стыка, систему предварительной записи траек--. ории стыка, последовательно соедиенную с системой воспроизведения заиси и регуляторами перемещения сваочной горелки, а также регуляторы еремещения датчика относительно горели, соединенные со входами функциоального преобразователя, другие ходы которого соединены с регулятоами перемещения сварочной горелки, тличающееся тем, что целью повышения точности направлеия электрода при сварке стыков произольной кривизны, в устройство введены ополнительный датчик стыка с приемиком, имекицим общий центр сканироваия с датчиком, а также два диода.

два регулируемых источника опорного напряжения, два блока умножения и четыре сумматора, при этом выход дополнительного датчика соединен с двумя встречно параллельно включенными цепочками, обраэован 1ыми встречно последовательно включенными диодами и регулируемыми источниками опорного напряжения, выхода| последних соедине.ны со входами первого сумматора,его выход соединен со входом второго сумматора, другой его вход соединен со входами блоков умножения и датчи ка стыка, выход второго сумматора через регуляторы перемещения датчика относительно горелки соединен со входами третьего и четвертого сумматоров

другие входы которых соединены с выходами блоков умножения и выходами регуляторов перемещения горелки, выхды третьего и четвертого сумматоров соединены со входами системы предварительной записи траектории стыка, другие входы блоков умножения соединены с первым и вторым выходами функционального преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 , Автоское свидетельство СССР 411971, кл. В 23 К 9/10, 15.11.71.

2,Автоматическая сварка, 1976, 12, с. 45-47.

3. Авторское свидетельство СССР 538844, кл. В 23 К .9/10, 13.12.73.