Способ автоматической дуговой сварки и устройство для его осуществления (его варианты)

Способ автоматической дуговой сварки и устройство для его осуществления (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ автоматической дуговой сварки, при котором производят сканирование дуги в плоскости свариваемых изделий, измеряют сварочный ТОК, вьщеляют его гармоническую составляющую на частоте сканирования, по фазе которой определяют знак, а по a mлитyдe - величину отклонения горелки ОТ стыка, по знаку и величине отклонения Лормируют сигнал управления приводом горелки, и минимизируют эту гармоническую составляющую; отличающи.йся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет слежения за криволинейным плоским СТЫКОМ, дугу сканируют по окружности, (Нормируют сигнал (Ьазы сканирования относительно осей корректирующих приводов, измеряют текущее значение величины фазового сдвига между гармонической составляющей сварочного тока на частоте сканирования и фазой сканирования относительно осей корректирующих приводов, по величине и знаку фазового сдвига формируют управляющее воздействие на поворот электросварочной горелки. 2. Устройство для автоматической дуговой сварки, содержащее электросварочную горелку со сканатором и датчиком фазы сканирования дуги, сварочньм трансформатор, через гаунт подключенный к электросварочной горелке , последовательно соединенные датчик величины сварочного тока, вход которого подключен к шунту, полосовой Аильтр, синхронный детектор и фильтр низкой частоты, а также приводы продольного и поперечного перемещений электросварочной горелки с усилителями, причем синхронизирующий вход синхронного детектора сканирования дуги связан с выходом датчика Аазы, отличающееся тем, ЧТО, с целью повыиения функциональных возможностей за счет слежения за криволинейным плоским стыком, оно дополнительно содержит два аналоговых ключа, измеритель фазового .сдвига, два инвертора, блок формирования сигналов перемещения электросварочной горелки и привод поворота электросварочной горелки с измерителем угла поворота, при этом привод поворота связан с электросварочной горелкой и измерителем угла поворота, выход которого связан с первым входом блока формирования сигналов перемещения электросварочной горелки, первый выход которого связан с усилителем привода поперечного перемещения электросварочной горелки, второй вькод свяс (Л ю 00 ел ЭО fC

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3741983/25-27 (22) 16.05.84 (46) 07.06.86. Вюл, У 21 (71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) В.М.Панарин, В.С.Карпов, В.M.Ìàçóðoâ и В,Ю.Войницкий (53) 621.791.75 (088..8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 797564, кл. В 23 К 9/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1087283, кл. В 23 К 9/10, 1983, (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙ

СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) 1. Способ автоматической дуговой сварки, при котором производят сканирование дуги в плоскости свариваемых изделий, измеряют сварочный ток, выделяют его гармоническую составляющую на частоте сканирования, по Фазе которой определяют знак, а по амплитуде — величину отклонения горелки от стыка, по знаку и величи- не отклонения Формируют сигнал управления приводом горелки, и минимизируют эту гармоническую составляющую, о т л и ч а ю щ и,й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет слежения за криво" линейным плоским стыком, дугу сканируют по окружности, Формируют сигнал фазы сканирования относительно осей корректирующих приводов, измеряют текущее значение величины фазового сдвига между гармонической составляющей сварочного тока на частоте сканирования и фазой сканирования относительно осей корректирующих приводов, по величине и знаку фазового сдвига формируют управляюmee воздействие на поворот электросварочной горелки.

2. Устройство для автоматической дуговой сварки, содержащее электросварочную горелку со сканатором и датчиком фазы сканирования дуги, сварочный трансформатор, через шунт подключенный к электросварочной горелке, последовательно соединенные датчик величины сварочного тока, вход которого подключен к шунту, полосовой Фильтр, синхронный детектор и фильтр низкой частоты, а также приводы продольного и поперечного перемещений электросварочной горелки с усилителями, причем синхронизирующий вход синхронного детектора сканирования дуги связан с выходом датчи. ка Фазы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения функциональных возможностей за счет слежения за криволинейным плоским стыком, оно дополнительно содержит два аналоговых ключа, измеритель фазового .сдвига, два инвертора, блок формирования сигналов перемещения электросварочной горелки и привод поворота электросварочной горелки с измерителем угла поворота, при этом привод поворота связан с электросварочной горелкой и измерителем угла поворота, выход которого связан с первым входом блока дюрмирования сигналов перемещения электросварочной горелки, первый выход которого связан с усилителем привода поперечного перемещения электросварочной горелки, второй выход свя1235682 з .. с усилителем привода продольного перемещения электросварочной горелки, выход датчика фазы сканирования дуги связан с первым входом измерителя фазового сдвига, второй вход которого связан с выходом первого и второго аналоговых ключей, выход полосового фильтра связан с сигнальным входом первого аналогового ключа и через первый инвертор с сигнальньы входом второго аналогового ключа, выход фильтра низких частот связан с управляющим входом первого аналогового ключа, с вторым входом блока формирования сигналов перемещения электросварочной горелки и через второй инвертор с управляющим входом второго аналогового ключа.

3. Устройство для автоматической дуговой сварки, содержащее электросварочную горелку со сканатором и датчиком фазы сканирования дуги, сварочный трансформатор, через шунт подключенный к электросварочной горелке, последовательно соединенные датчик всличины сварочного тока, вход которого подключен к птунту, полосовый фильтр, синхронный детектор и фильтр низкой частоты„ а также приводы продольного и поперечного перемещений электросварочной горелки с усилителями, причем синхронизирующий вход синхронного детектора связан с выходом датчика фазы сканирования дуги, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьштения Функциональных возможностей за счет слежения за криволи нейным плоским стыком, оно дополнительно содержит два аналоговых ключа, измеритель фазового сдвига, рВВ инвертора,и блок формирования сигналов перемещения электросварочной горелки, датчик фазы сканирования дуги выполнен поворотным относительно .его оси и имеет дополнительный вход для управления поворотом датчика и дополнительный выход, характеризующий угол поворота, при этом первый выход датчйка фазы сканирования дуги связан с первым входом измерителя фазового сдвига, его дополнительный выход связан с первым входом блока формирования сигналов перемещения электросварочной головки, первый выход блока

Формирования сигналов перемещения электросварочной горелки связан с усилителем привода поперечного перемещения электросварочной горелки, а

его второй выход связан с усилителем привода продольного перемещения электросварочной горелки, первый выход датчика фазы сканирования дуги связан с первым входом измерителя фазового сдвига, выход которого связан с дополнительным входом датчика фазы сканирования дуги, второй вход измерителя фазового сдвига связан с выходом первого и второго аналоговых ключей, выход полосового фильтра связан с дополнительным входом первого аналогового ключа и через первый инвертор с сигнальным входом второго аналогового ключа, выход фильтра низких частот связан с управляющим входом первого аналогового ключа, с вторым входом блока формирования сигналов перемещения электросварочной горелки через второй инвертор с управляющим входом второго аналогового ключа. ч. Устройство по пп. 2 и 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования сигналов перемещения электросварочной горелки содержит синусный и косинусный функциональные преобразователи, два сумматора, два блока умножения, инвертор, причем входы синусного и косинусного функциональных преобразователей объединены и являются первым входом блока формирования сигналов перемещения электросварочной горелки, вторым его входом является объединеннке вторые входы блоков умножения, первым выходом является выход первого сумматора, а вторым выходом — выход второго сумматора, при этом выход синусного функционального преобразователя связан с первыми входами перного сумматора и второго блока умножения„ выход косинусного функционального преобразователя связан с первыми входами второго сумматора и первого блока умножения, выход первого блока умножения через инвертор связан с вторым входом второго сум матора.

235682 2 вания, пропорциональный смещению горелки относительно стыка.

1 1

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, а именно к автоматизапии электродуговой свар— ки разделенных и угловых швов в среде защитного газа и под флюсом, и может найти применение н машиностроении и приборостроении.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет слежения за криволинейным плоским стыком.

На фиг.1 представлены кривые гармонической составляющей сварочного тока на частоте сканирования дуги и круговые траектории сканирования электрода н различных положениях относительно оси стыка о — ось горелки совпадает с осью стыка, ось горелки смещена относительно стыка 1 влево 1, вправо П), S,z,о., ж — ось горелки смещена относительно стыка (влево) и рассогласование между напранлением перемещения горелки и касательной к оси стыка в области сварки составляет для

"/4з g Я2ю $ + 4в и + 2

0 — напряжение на выходе полосового фильтра, 31 — напряжение на выходе датчика фазы сканирования дуги, k — порядок обхода точек сканиронания дугой ; на фиг.2 — структурная схема устройства для автоматической дуговой сварки, первый вариант, на фиг.3 — то же, второй вариант, Способ состоит н том, что при сварке криволинейных плоских швов производят круговое сканирование дуги, выделяют гармоническую составляющую сварочного тока на частоте сканирования дуги, измеряют величину фазового сдвига между этой составляющей и моментом срабатывания датчика фазы сканирования дуги и по . величине фазового сдвига формируют сигнал рассогласования между направлением перемещения электросварочной горелки и касательной к месту сварки, который используют для упранления перемещением электросварочной горелки по двум координатам и одновременно производят минимизацию величины сдвига.

Для поперечной коррекции производят синхронное детектирование гармонической составляющей сварочного тока, согласованное с моментом срабатывания датчика. фазы сканирования дуги и формируют сигнал рассогласо5

Устройство для автоматической дуговой сварки по первому варианту содержит датчик 1 величины сварочного тока, подключенный к шунту 2 в цепи сварочного тока, выход датчика 1 величины сварочного тока подключен к входу полосового фильтра 3, выход которого подключен к сигнальному входу синхронного детектора 4, управляющий вход этого детектора. подключен к датчику 5 фазы сканирования дуги, а выход — к входу фильтра

6 низкой частоты, выход которого соединен с вторым входом блока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки 8. Последняя содержит собственно горелку 9, * которая поцключена через шунт 2 к сварочному трансформатору 10, и сканатор 11, Вход первого аналогового ключа

12 подсоединен к выходу полосового фильтра 3 непосрелственно, а вход второго аналогового ключа 13 — к выходу полосового фильтра 3 через первый инвертор 14, Управляющий вход аналогового ключа 12 непосредственно соединен с выходом фильтра 6 низкой частоты, а управляющий вход аналогового ключа 13 — с выходом фильтра 6 низкой частоты через вто— рой инвертор 15 °

Выходы аналоговых ключей 12 и 13 подсоединены к первому входу измерителя 16 фазового сдвига, второй вход которого подключен к датчику 5 фазы сканирования дуги, первый выход блока 7 формирования закона перемещения электросварочной горелки через первый усилитель 17 соединен с приводом поперечного перемещения электросварочной горелки 8 (по оси Х), а второй выход блока 7 формирования через второй усилитель 19 — с приводом

20 продольного перемещения электросварочной горелки 8 (по оси Y)., Выход измерителя 16 фазового сдвига подключен к входу привода 21 поворота электросварочной горелки относительно оси, перпендикулярной плоскости кругового сканирования. Выход привода 21 соединен с входом измерителя 22 угла поворота вала привода, выход которого соединен с первым входом блока 7 формирования сигналов

1235682 перемещения электросварочной горелки по двум координатам.

Устройство работает следующим образом.

Сканатор 11 работает непрерывно и

5 обеспечивает горелке 9 круговое сканирование, Полная величина сварочного тока, протекающего через шунт 2, преобразуется датчиком 1 в сигнал, который поступает на вход полосового фильтра 3, с помощью которого выделяется гармоническая составляющая сварочного тока на частоте сканирования дуги. Затем сигнал поступает на два канала, первый содержит синх. ронный детектор 4 и фильтр 6 низкой частоты и служит для формирования с сигнала рассогласования, пропорционального смещению электросварочной горелки 8, от оси стыка, второй канал содержит два аналоговых ключа 12 и 13, два инвертора 14 и 15 и измеритель 16 фазового сдвига, на выходе которого формируется сигнал рассогласования, пропорциональный углу отклонения направления перемещения электросварочной горелки S от касательной к линии соединения свариваемых деталей в месте сварки.

Аналоговые ключи и инверторы предназначены для исключения влияния направления смещения электросварочной горелки 8 от оси стыка на сигнал рассогласования между направлением перемещения электросварочной 3S горелки и касательной к продольной оси шва. Сигнал с выхода измерителя

16 фазового сдвига подается на привод 21 который поворачивает электросварочную горелку 8, тем самым 40 уменьшая величину фазового сдвига, Одновременно измеритель 22 угла поворота вырабатывает сигнал, пропорциональный углу поворота, который подается на первый вход блока 7 фор"45 мирования сигнала перемещения, на второй вход последнего подается сигнал с фильтра 6 низкой частоты, пропорциональный смещению электросварочной горелки 8 от оси стыка. Блок 7 S0 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки преобразует полученные сигналы о смещении горелки относительно оси стыка и об отклонении ее движения от касатель- 55 ной к продольной осн шва в сигнал управления по двум координатам, которые усиливаются усилителями 17 и 19 и подаются на приводы 18 и 20, обеспечивающие движение электросварочной горелки 8 по стыку при сварке криволинейных плоских швов.

В устройстве по второму варианту датчик 5 фазы сканирования дуги выполнен поворотным относительно его собственной оси, что позволяет перемешать зону его срабатывания при сканировании электрода. Дополнительный вход датчика 5 фазы сканирования дуги„ обеспечивающий поворот относительно его оси, соединен с выходом измерителя 16 джазового сдвига, н

I выход пропорциональный углу этого поворота, соединен с первым входом блока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки, Такое исполнение датчика 5 фазы сканирования дуги позволяет исключить из устрокства привод поворота электросварочной горелки н измеритель угла поворота вала привода.

Сигнал с выхода измерителя фазового сдвига, пропорциональный углу отклонения направления перемещения электросварочной горелки 8 от касательной к линии соединения, поступает на вход датчика 5 фазы сканирования дуги и обеспечивает его поворот относительно собственной оси. При этом перемещается эона срабатывания датчика 5 в сторону уменьшения величины фазового сдвига до полного совпадения момента срабатывания с моментом перехода гармонической составляющей через нулевое значение (фиг.1 tI одновременно на дополнительном выходе датчика 5 фазы сканирования дуги формируется сигнал, пропорциональный углу поворота, который поступает в блок 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки 8.

Блок 7 формирования сигналов пере ,мещения электросварочной горелки по двум координатам содержит синусный и косинусный функциональные преобразователи 23 и 24, входы которых объединены и представляют собой первый вход блока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки. Выход синусного функционального преобразователя 23 соединен с первым входом первого сумматора 25 и первым входом второго блока 26 умножения, а выход косинусного функционального преобразователя 24 соеди1235682 нен с первым входом второго сумматора

27 и первым входом первого блока 28 умножения.

Блоки 26 и 28 умножения выполнены таким образом, что позволяют ослабить уровень сигнала на выходе в

К-раз, где К вЂ” отношение скорости поперечной коррекции электросварочной горелки к скорости сварки. Вторые входы блоков 26 и 28 умножения объединены и являются вторым входом блока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки.

Выход первого блока 28 умножения соединен с вторым входом первого сумматора 25, а выход второго блока 29 умножения — с вторым входом второго сумматора 27. Выход первого суммато- . ра 25 является первым выходом, а выход второго сумматора 27 — вторым выходом блока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки.

Блок 7 формирования сигналов пе- 25 ремещения электросварочной горелки по двум координатам работает следующим образом.

Сигнал с измерителя 22 угла поворота или дополнительного выхода 30 датчика 5 Лазы сканирования дуги (Avr.3), пропорциональный углу отклонения направления перемещения электросварочной горелки 8 от начального положения, согласованного с осями приводов перемещения электросварочной горелки 8 по двум координатам, поступает на первый вход блока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки н следовательно на входы синусного функционального преобразователя 23 и и косинусного функционального преобразователя 24.

Сигналы с выходов этих преобразователей перемножаются блоками 26 и 28 умножения с сигналом, пропорциональным смещению электросварочной горелки 8 от оси стыка, поступающим от фильтра 6 низкой частоты, и затем суммируются на сумматорах

25 и 27. Сигналы с выходом суммато— ров 25 и 27 усиливаются усилителями

17 и 19 и отрабатываются приводами поперечного и продольного 18 и 20

55 перемещения электросварочной горелки 8 по координатам Х и Y в плоскости стыка, Таким образом блок 7 форми рования сигналов перемещения электросварочной горелки по двум координатам обеспечивает ее движение перемещения со следующими скоростями по координатам Х и Y.

Ч„= Чся (ямы+ AK соя<а )

Ч„= Чсе (сояы- AK яз.пы ) где V скорость перемещения электросварочной горелки по оси Х; скорость перемещения электросварочной горелки по оси У; угол, соответствующий повороту электросварочной горелки, от исходного положения согласованного с осью Y (при совпадении оси стыка с осью У, ы = О); амплитуда гармонической составляющей сварочного тока; коэффициент коррекции, определяемыи выражением

Ча

К

1 св где V — скорость поперечной корп.к рекции электросварочной горелки при сварке прямолинейного плоского стыка;

Чс — скорость перемещения электросварочной горелки вдоль стыка (скорость свар. ки).

Измерение текущего значения величины Лазового сдвига между гармонической составляющей сварочного тока и моментом срабатывания датчика фазы сканирования дуги, формирование по этой величине сигнала рассогласования между направлением перемещения электросварочной горелки и касательной к месту сварки и использование

его для управления перемещением электросварочной горелки по двум координатам позволяет расширить функциональные возможности устройства путем слежения за криволинейным плоским стыком, НапраЬекие

НИВ 80p8llX4f

1235682

Составитель В.Покровский

Редактор H.Рогулич Техред И.Попович Корректор С.Черни

Заказ 3046/12 Тираж 1001

ВНИИЧИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полигра*ич еское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4