Устройство для автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей

Устройство для автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1207678 (59 4 В 23 К 9 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2) ) 3789022/25-27 (22) 12.09 . 84 (46) 30.01.86. Бюл. № 4 (72) Н. Г. Тупиков, В. В. Подсевалов, Ю.Г. Грибков и А.Н.Акимов (53) 621. 791. 75 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 872093, кл. В 23 К 9/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М- 856709, кл. В 23 К 9/! О. 1979(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ПО СТЫКУ СВАР1!ВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ, содержащее излучатель света, последовательно включенные сканирующий по окружности фотодатчик и формирователь импульса стыка, выход которого связан с R -входом первого триггера, $ -вхоходом второго триггера и первым входом первой схемы И, генератор тактовых импульсов, подключенный к первому входу второй схемы И и второму входу первой схемы И,блок управления приводом перемещения сварочной горелки относительно оси стыка, строб-генератор, первый выход которого связан с S -входом первого триггера, прямой выход которого связан со вторым входом первой схемы

И, а инверсный — с R -входом второго триггера, при этом второй выход строб-генератора связан с первым входом регистра сдвига, инверсный выход второго триггера связан с треть. им входом второй схемы И, выход которой связан с первым входом схемы ИЛИ, выход первой схема И через делитель на два связан с вторым входом схемы ИЛИ, выход которой связан с вторым входом регистра сдвига, выход регистра сдвига и выход буферного регистра связаны с входами схемы сравнения, о т л и ч а-. ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения качества сварки за счет повышения точности слежения эа стыком, устройство дополнительно содержит третий, четвертый и пятый триггеры, третью, четвертую и пятую схемы И, делитель и вторую схему ИЛИ, причем -вход третьего триггера связан с первым выходом строб-генератора, его -вход — с вторым выходом строб-генератора, прямой выход связан с первым входом третьей схемы И, -входом пятого триггера, третьим входом регистра сдвига н первым входом блока управления приводом, инверсный выход третьего триггера связан с вторым входом блока управления приводом и первым входом пятой схемы И, второй вход третьей схемы И связан с выходом формирователя импульса стыка, а ее выход — с $ -входом четвертого триг

repа, прямой выход этого триггера связан с < -входом пятого триггера, прямой выход которого связан с первым входом четвертой схема И и вторым входом пятой схемы И, инверсный выход пятого триггера связан с вторым входом четвертой схема И, третьи входы четвертой и пятой. схем И связаны с выходом схема сравнения, выход четвертой схемы И связан с первым входом второй схемы ИЛИ,выход пятой схемы И через делитель связан с вторым входом схемы

ИЛИ,выход которой связан с третьим входом блока управления приводом, ход четвертого триггера связан с вторым выходом строб-генератора. ку 4

Целью изобретения является повышение качества сварки за счет повы- шения точности слежения за стыком.

Сущностью изобретения является формирование дополнительного управляющего сигнала, подаваемого на привод поперечного перемещения сварочной горелки при формировании сигнала стыка сканирующим по окружности фотодатчиком. При пропадании сигнала стыка в передней полуокружности сканирования схема перекоммутируется на формирование управляющего сигнала при сканировании стыка задней полуокружностью.

На. фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 схема сканирования фотодатчика; на фиг.3 — диаграммы напряжений на выходах отдельных узлов устройства.

Устройство состоит из излучателя 1 монохроматического света, расположенного под углом к стыку так, что образует около него освещенную площадку, сканирующего

ЗО по окружности фотодатчика 2, расположенного на расстоянии 15-20 см от поверхности свариваемого материала, формирователя 3 импульса стыка, строб-генератора 4, двух R8-триггеров, 5 и 6, причем R-вход первого 5 и S-вход второго 6 триггеров подсоединены к выходу формирователя 3 импульса стыка, 8-вход первого триггера 5 подключен к первому выходу строб-генератора 4, а. 40

R-вход второго триггера 6 — к нулевому выходу первого триггера 5, первой и второй схем И 7 и 8, входы первой из которых соединены с единичным выходом первого триггера

5, нулевым выходом (Q-выход) второго триггера 6 и выходом генератора 9 тактовых импульсов, подключенного также к двухвходовой схеме И 8, вы— ход которой подключен к делителю 10 на два, первой схемы ИЛИ 11, первый вход которой соединен, с выходом трехвходовой схемы И 7 непосредственно, а второй — с вьйодом двухвходовой схемы И 8 через делитель 10 на два, регистра 12 сдвига, вход которого соединен,с выходом схемы

ИЛИ 11, а его шина "Сброс" подсоедиf0

1 12076

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, в частности к устройствам для автоматического направления электрода по сты78 2 иена к второму выходу строб-генератора 4 и единичному выходу триггера буферного регистра 13 и схемы 14 сравнения, третьего 15, четвертого

16 и пятого 17 дополнительных (RS-триггеров третьей, четвертой и пятой схем И 18-20, второй схемы

ИЛИ 21, делителя 22 и блока 23 управления приводом 24 перемещения сварочной горелки 25 относительно оси стыка.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток, созданный излучателем 1. попадает на сканирующий по окружности фотодатчик 2, на вы— ходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный коэффициенту отражения свариваемого металла. В формирователе 3 импульса стыка этот сигнал усиливается и преобразуется в прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна ширине зазора между свариваемыми кромками. Импульсом стробгенератора в момент времени, соответствующий точке t на фиг.2. триггер 5 о устанавливается в единичное состояние, а триггер 15 — в нулевое состояние, и сигналы с генератора 9 тактовых импульсов через первую схему И 7 и схемы ИЛИ 11 проходят в регистр 12 сдвига. При появлении импульса стыка его передним фронтом второй триггер 6 устанавливается в единичное состояние и его Q-выход закрывает схему И 7. Сигналы с генератора тактовых импульсов проходят в этом случае через вторую схему

И 8, делитель 10 на два и схему

ИЛИ 11 на вход регистра 12 сдвига, причем количество их пропорционально половине длительности импульса стыка. Задним фронтом импульса стыка триггеры 5 и 6 устанавливаются в нулевое состояние и сигналы с генератора 9 тактовых импульсов не проходят в регистр 12 сдвига. Таким образом, в регистре 12 сдвига записывается информация о положении осевой линии стыка. В буферном регистре 13 записана постоянно информация о положении центра сканирования. В схеме 14 сравнения определяется сигнал рассогласования, пропорциональный величине

oò чонения оси стыка от положения центра сканирования.

1207678

Если импульс стыка обнаружен на участке t — t3 (фиг.2) при сканировании фотодатчика 2 по окружности, то сигнал рассогласования со схемы сравнения подается через открытую схему И 19 и схему ИЛИ 21 на вход блока 23 управления приводом

24 перемещения сварочной горелки 25 относительно оси стыка. Привод 24 отрабатывает рассогласование, и горелка 25 устанавливается точно над осью стыка.

Если вследствие нулевого зазора или технологической прихватки импульс стыка не обнаружен при движении фотодатчика 2 по участку и - С5, то управление осуществляется по импульсу стыка, который формируется в полупериод сканирования

При этом сигналом с единичного выхода пятого триггера 17 открывается пятая схема И 20, которая при наличии импульса стыка в полупериод to t.y закрыта. В результате сигнал рассогласования поступает через открытую схему И 20, делитель

22 и схему ИЛИ 21 в блоке 23 управления приводом 24 коррекции положения сварочной горелки относительно стыка. Делитель 22 введен в схему, чтобы исключить резкие скачки при переходе на управление по импульсу стыка, формируемому в полупериод

t . С помощью делителя 22 подача на блок 23 управления сигнала рассогласования, получаемого в точке Ь (фиг.2), KGK бы "растягивается" во времени и сварочная горелка двигается по прямой ДВ, аппроксимирующей практически неконтролируемый участок с нулевым зазором или технологической прихваткой. В делителе 2? число импульсов, пропорциональное величине рассогласования в точке В, делится на tl, где

2Rск (ск радиус сканирования фотодатчика 2, а hh - шаг сканирования, т.е. расстояние, которое проходит фотодатчик вдоль оси сканирова-. ния эа один период).

При появлении импульса стыка в первый полупериод сканирования, т.е. на участке t - t3, схема И 20 сигналом с триггера 17 закрывается и . управление ведется по импульсу стыка, определяемому на участке t через открытую схему И 19 и схему

ИЛИ 21.

Поскольку в процессе сканирования фотодатчик 2 на участке движется поперек стыка в одном направлении, а на участке t - t3 в другом, то

Т для управления приводом 24 коррекции положения сварочной горелки 25 необходимо на одном из участков изменить знак сигнала Рассогласования на г противоположный, что осуществляется

10 в блоке 23 управления с помощью третьего триггера 15, нулевой и единичный выходы которого подключены к блоку 23 управления. Блок управления 23 стандартный и представляет собой обычную схему управления шаговым двигателем и состоит из распределителя импульсов и усили телей мощности, подключенных к соответствующим обмоткам управления шагового двигателя привода 24 коррекции положения сварочной горелки 25.

Сигнал рассогласования на участке подается на привод с тем знаком, который определен в схеме

14 сравнения, а сигнал рассогласования на участке t> t подается из блока 23 управления на привод 24 с противоположным знаком. Обнуление регистра 12 сдвига при управлении на участке С - t осуществляется передним фронтом импульса с единичного выхода триггера 15.

Таким образом, предлагаемое устройство для автоматического направления электрода по стыку позволяет вести сварочную горелку по середине стыка свариваемых кромок, причем независимо от наличия нулевых за.зоров и технологических прихааток, величина которых не превышает скани рования фотодатчика, что позволяет значительно повысить качествоЭсварных соединений и уменьшить обьем подготовительных операций при подготовке деталей к сварке, так как (требования к обработке кромок свариваемых деталей в этом случае могут быть невысокими.

В качестве базового образца выбран сварочный робот модели lllA, выпускаемый экспериментальным заводом ВИСП r.Êèåâ, имеющий систему программного направления электрода по стыку. Недостатком этого робота является то, что управление перемещением сварОчной горелки осуществляется по жесткой программе, которая готовится до начала сварки без учета реального положения каждого нового, 120767,8 свариваемого изделия. Неточная установка и фиксация свариваемых деталей, изменения пространственного положения стыка приводят к неточному ведению сварочной горелки по стыку и, соответственно, к браку. Оснащение робота предлагаемой системой управления перемещением сварочной горелки относительно стыка позволяет исключить ряд вычислительных устройств, повысить точность ведения сварочной горелки по стыку ч надежность работы и, как следствие, повысить качество свариваемых дета5 лей. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет автоматически направить сварочную горелку по стыку независимо от конфигурации шва и точности обработки кромок и уменьшить время, необходимое для проведения подготовительных операций дл сварки деталей.

1207678

Составитель В.Покровский

ТехРед Т.Дубинчак Корректор, А.Тяско

Редактор Т.Парфенова

Заказ 126/14 Тираж 1000 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4