Следящая система автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей

Следящая система автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик 998042 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.11.81 (21) 33 3948/25-27

)51) М. Кп.з

В 23 К 9/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет, Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) ХДК 621 791 75 (088.8) Опубликовано 230233. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 230283 жал:

Л.Г.Чацкис,- В.А.Тимченко, Е.Ф.Маличенко и A.H.Ëûñåíêî

I Г 1

Киевский институт автоматики имени ХХУ Дъезда КПСС

1 (72) Авторы .изобретения (71) Заявитель (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДА ПО СТЬЖУ CBAPHBAEMHX ДЕТАЛЕИ

Изобретение относится к оборудо" ванию для автоматической сварки, а именно к следящим системам автоматического направления электрода по стыку, и может быть использовано;при сварке изделий с небольшой кривизной, таких как прямошовные и спиральношовные трубы, полотнища, карты, рулоны и др. 10

Следящая система автоматического направления электрода по стыку, как правило, содержит датчик, преобразователь сигнала датчика, регулятор и корректирующий привод.

В процессе работы датчик преобразует механические перемещения стыка или.его аналога в электрический сигнал, а на выходе нормирующего преобразователя вырабатывается сигнал рассогласования, соответствующий этому перемещению. В регуляторе сигнал рассогласования преобразуется в сигнал обработки в соответствии с выбранным. законом регулирования. Сигнал обработки поступает на корректирующий привод.

Известно устройство для регулирования поло>..ения электрода относительно сварного шва, в котором корректирующий привод следящей системы, при 30 возникновении возмущающего воздействия, вызванного технологическими прихватками, отключается путем снижения до нуля коэффициента усиления систе; мы во время прохождения датчика рассогласования над прцхваткой. Для этого оно снабжено реле, которое срабатывает при увеличении сигнала датчика сверх установленной величины, и отключающим усилителем (1) .

Недостатком этого устройства является то, что отключение системы при поломках самой системы может произойти либо с опозданием только при достижении порога срабатывания реле, либо вообще не произойти..В обоих случаях произойдет смещение электрода со стыка на значительную величину, и свариваемое изделие будет бракованным, Известно также устройство для слежения за стыком, содержащее регулятор с датчиком, жестко связанным со сва" рочной. головкой, регулируемые установки и промежуточные усилители с фазочувствительными выпрямителями в каждом из каналов, сумматор> усилитель мощности, исполнительный привод, дополнительные быстродействующие приводы настройки уставки, при этом 99804 2 на входе сумматора установлен логический блок И-ИЛИ с пороговым коммутатором, переключающим выходы фазо" ,чувствительных выпрямителей на якор" ные цепи двигателей дополнительных приводов., Если сигнал рассогласования дости- . гает уровня насыщения усилителя, то срабатывает пороговый коммутатор и

:коммутирует выводы.фазочувствитель;:ных выпрямителей на якорные цепи вспо40 могательных двигателей, которые че-. рез редукторы воздействуют на потенциометры,уставки датчиков.

В. Результате работы двигателей уровень возмущения уменьшается, сигнал рассогласования снижается ниже .порогового уровня, и коммутатор переключает фазочувстнительные выпрями тели на сумматор, выход которого через усилитель мощности, исполнительный двигатель .и редуктор воздействует на сварочную головку (2).

Недостатки известного устройства следующие. Пороговый коммутатор может контролировать работу устройства только для таких поломок, когда сиг" нал рассогласования достигает уровня насыщения усилителя. Все другие воз" можные .поломки пороговый коммутатор не определяет. Кроме того, устройст-,, во продолжает работать при достижении уровня насыщения усилителя, что может привести к большому смещению электродов, а следовательно, к бра35

Делью изобретения является повышение надежности системы за счет автоматизации выявления ее неисправности.

Поставленная цель достигается тем,40 что следящая система автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей, содержащая последовательно соединенные датчик, преобРазователь игна а.датчик, Регуля- 45 тор, привод коррекции, а также подключенное к выходу преобразователя сигнала датчика пороговое устройство, дополнительно снабжена дифференциатором, формирователем, двумя схе" мами И, двумя схемами НЕ и схемой

ИЛИ, при этом вход дифференциатора связан с выходом регулятора, а ны ход через первую схему НЕ соединен с первым входом первой схемы И, вход формирователя связан с выходом преобраэонателя сигнала датчика, а выход соединен с вторым входом нторой схемы И и через вторую схему НЕ с первым входом второй схемы И, второй: вход которой связан с выходом порого-60 ного устройства, причем выходы обеих схем И связаны с входами схемы ИЛИ

При этом дифференциатор состоит из дифференцирующего звена, иннертора и схемы ИЛИ, входы которой подклю-65 чены к выходам дифференцирующего зве" на и иннертора,.

Кроме того, при контроле уменьшения сигнала, рассогласования,. диффе" ренциатор состоит из дифференцирующего звена, устройства определения знака сигнала рассогласования, двух инверторов, двух схем И и схемы ИЛИ, при этом выход дифференцирующегс звена связан с первым входом второй схе-, мы И и через первый инвертор с первым входом первой схемы И, выход устройства определения знака сигнала связан с вторым входом первой схемы

И и через второй инвертор с вторым входом второй схемы И, причем выходы обеих схем И связаны с входом схе" мы ИЛИ.

На фиг. 1 изображена структурная схема следяще системы, на фиг. 2 структурная схема дифференциатора1 на фиг. 3 — структурная схема дифференциатора с контролем уменьшения сигнала рассогласования.

В состав. следящей системы входят последовательно соединенные датчик 1 положения стыка, првобраэователЬ 2 сигнала датчика, регулятор 3, привод

4 корректора, управляющий перемеще" ниями сварочного инструмента и жестко закрепленного на нем датчика l.

К выходу преобразователя 2 подключены дифференциатор 5 и пороговое устройство 6, а к выходу регулятора 3 формирователь 7. К выходу дифференциатора 5 включены последовательно логические схемы НЕ 8, И 9 и ИЛИ 10, а к выходу формирователя. 7 — логичес" кие. схемы НЕ 11 и И 12, .выход кото" рой соединен с другим входом схемы

ИЛИ 10, Выход формирователя 7 соединен с вторым входом схемы И 9, а выход порогового устройства 6 соединен с нторым входом схемы И 12. Выход схемы ИЛИ 10 подключен к цепям сигнализации.

Порог срабатывания порогового устройства 6 .выставляют таким, чтобы срабатывание происходило в пределах точности, требуемой на изготовление изделия, но выше, чем порог срабатывания следящей системы при отработках рассогласования.

Дифференциатор 5 без контроля уменьшения сигнала рассогласования состоит из последовательно соединенных дифференцирующего звена 13, инвертора 14 и схемы ИЛИ 15, Второй вход схемы ИЛИ 15 связан с выходом дифференцирующего звена 13;

Лифференциатор 5 с контролем уменьшения сигнала рассогласования состоит из последовательно соединенных дифференцирующего звена 16, инвертора 17, схемы И 18, схемы ИЛИ 19, а также последовательно соединенных устройства 20 определения знака, ин998042

5 б вертора 21 и схемы И 22, выход кото" вход схемы И 9 с выхода формировате рой,соединен с другим входом схемы ля 7 сигнал не поступает, а на вход

ИЛИ 19. Выходы дифференцирующего зве- схемы И 12 не поступает сигнал с вына 18 и устройства 20 определения хода порогового устройства. 6. При знака обьединены. Выход дифференциру-. этом на выходе схемы ИЛИ 10 также . ющего звена 16 подсоединен к второму . 5 отсутствует сигнал об отказе в рабовходу схемы И 22, а вьйаод устройства те. Когда же на выходе регулятора 3

20 .определения знака подсоединен к . появляется сигнал отработки и на вывторому входу схемы И )8. Устройство ходе формирователя 7 появляется сиг20 определения знака представляет со - нал единицы, начинается отработка бой пороговое устройство с двумя уров 1О двигателем привода 4 корректора поя" нями выходного сигналал положитель- вившегося рассогласования.. При этом ным, когда входной сигнал имеет по- уменьшается сигнал рассогласования ложительную полярность, и отрицатель-. на выходе преобразователя 2, а на ным, когда входной, сигнал имеет от" . выходе дйфференциатора -5 появляется рицательную полярность. При этом сиг-35 сигнал логической единицы. Он инвер", нал положительной полярности соответ- тируется схемой НЕ 8 к поступает на ствует логической единице, а сигнал второй вход схемы И 9 сигналом логиотрицательной полярности - логичес- ческого нуля.. кому нулю. Следовательно, при правильном функВыход схемы ИЛИ. 15, либо схемы .gg. ционировании следящей системы на вы".

ИЛИ 19, в зависимости от того, како-, ходе схемы ИЛИ 10 отсутствует сигнал.

ro вида дифференциатор используется, об отказе в работе следящей системы.. только для контроля изменения сигна- В случае, когда на выходе регула ла или для контроля уменьшения сиг- тора. 3 в результате его поломки.от- . нала, -соответственно подключается к 2g .сутствуют сигналы отработки, на -вход входу схемы НЕ 8. Выход схемы ИЛИ 10 формирователя 7 сигнал ке поступает, может использоваться для сигналкза- а на выход схемы И 12, соединенной ции состояния устройств системы сле-- с выходом схемы НЕ ll, поступает скг" жения. . нал высокого уровня — логическая едиСледящая система работает следую" ница. Если в, реэультате смещения датщим образом.. чика со стыка сигнал рассогласования

При смещении датчика 1 со стыка на выходе преобразователя 2 превысит или физического аналога стыка преоб- порог срабатывания порогового устразователь 2 вырабатывает сигнал рас- ройства 6, то на второй вход схемы согласования постоянного тока, ампли- И 12 тоже поступает сигнал единицы, туда и полярность которого определя- З> который передается ерез схему ИЛИ 10 .ют величину и направление смещения. на цепи сигнализации. При этом операЗтот сигнал подается на регулятор 3, тор переходит на ручное управление который вырабатывает сигнал управле-, корректором. ния для привода 4 корректора в нап-. В случае, когда на вход регуляторавлении уменьшения сигнала рассог- 40 ра 3 поступает, сигнал рассогласоваласования. При этом сварочный инстру- ния, и на его выходе появляется,.сигмент и жестко закрепленный на нем нал отработки, а в результате полом" датчик 1 совмещается со стыком. ки датчика 1, преобразователя 2 илк

Для осуществления слежения ско.-. корректирующего привода 4 сигнал рас« рость корректировочного перемещения . 45 согласования не уменьшается, на вы" поперек стыка должна быть больше, . ходе дифференциатора 5 сигнал отсутстчем максимально возможная скорость . вует, и на вход схемы И 9 через схеотклонения стыка. . му НЕ 8 будет непрерывно подаваться .Поэтому при работе двигателя кор- . сигнал единицы. На выходе формироваректирующего привода скорость изме- у теля 7 также будет вырабатываться кения (уменьшения) сигнала рассог- . - сигнал единицы при каждом включении ласования значительно больше, чем ., - регулятора З,,который подается на скорость изменения во время, когда второй вход схемы И 9. В Этом случае двигатель не включен. Дифференциатор с выхода схемы И 9 на вход схемы ИЛИ

5 настроен так, что при: работе дзига- > :10 поступит сигнал об отказе в рателя на его выходе появляется им- . боте следящей системы, и оператор пульс напряжения, а когда двигатель переходит на ручное управление. отключен,к скорость изменения сигиа Формирование:на выходе дифференла рассоглавования мала и определяет- циатора 5 импульсов одной полярносся только кривизной стыка или направ ти при различных по знаку проиэводляющих для перемещения сварочного ных по времени от сигнала рассоглааппарата, на выходе дифференциатора сования при отработках привода 4 кор5 импульс напряжения отсутствует. ректора производится следуккцим обраПри правильной работе следящей сис- зом.,при включении исполнительного темы, когда отсутствует сигнал охра" двигателя корректора уменьшается сигботки на выходе регулятора 3, на 65,нал рассогласования, и на выходе дкф998042 ференцирующего звена 13 образуется импульс напряжения, полярность которого определяется направлением отработки. Импульсы. одной полярности через инвертор 14 и противоположной полярности непосредственно поступают;

5 на входы схемы ИЛИ 15. Таким.образом, на выходе схемы ИЛИ 15 всегда появляется сигнал логической единицы, когда включается исполнительный двигатель принода 4 корректора. 10

Рассмотрим схему дифференциатора

5 с контролем уменьшения сигнала рас-. согласорания, Когда входной сигнал рассогласования имеет положительную полярность, 15 сигнал логической единицы подается на один из входов схемы И 18, а на вход схемы И 22 подается логический ноль. При включении исполнительного двигателя происходит уменьшение вход-20 ного сигнала рассогласования, и на выходе дифференцирующего звена 16 появляются отрицательные импульсы напряжения, соответствуюцие потенциалу логического нуля. Они иннертируются инвертором 17 и поступают на другой вход схемы И 18, которая открывается.и передает импульс íà схему ИЛИ. 22. При этом на выходе схемы

ИЛИ 22 появляются импульсы логической единицы.

Когда входной сигнал рассогласования имеет отрицательную полярность, отрицательный потенциал на выходе устройства 20 определения знака ин- 35 вертируется инвертором 21 в положительный соответствующий логической единице и поступает на вход схемы

И 22.

При. нормальной работе системы сиг-40 нал рассогласования по абсолютной величине уменьшается, и на выходе дифференцирующего звена 16 образуются импульсы положительной полярности, соответствуюцие логической единице, которые поступают на другой вход схемы И 22 и отпирают ее. При этом на выходе схемы ИЛИ 19 формируется сиг.нал логической единицы.

Если в результате какой-либо поломки сигнал рассогласования на входе дифференциатора.не уменьшается, то на выходе дифференцируюцего звена. 16 не будут появляться импульсы отрицательной полярности, и обе схемы И 18 и 22 будут закрыты. На выходе схемы ИЛИ 19 также будет отсутствовать сигнал логической единицы, Таким образом, в предложенной сле.дящей системе автоматически контро- лируется правильность функциониро- 60 вания системы, и в случае отказа в работе в системе антоматически вырабатывается сигнал об этом отказе, Прй этом оператору не требуется визуально контролировать точность рабо-65 ты следящей системы,и он может больше внимания уделить выполнению других технологических операций.

Изобретение повышает надежность работы следящей системы, облегчает ее обслуживание, и тем самым повышает качество сварных соединений.

Формула изобретения

1. Следящая система автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей, содержащая после1довательно соединенные датчик,преобразователь сигнала датчика, регулятор, привод корректора, а также подключенное к выходу преобразователя сигнала датчика пороговое устройство, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности за счет автоматизации выявления неисправности, система дополнительно снабжена дифференциатором, формирователем, двумя схемами И, двумя схемами НЕ и схемой ИЛИ, при этом вход дифференциатора связан с выходом регулятора, а выход через первую схему НЕ соединен с первым нходом первой схемы И, вход формирователя связан с выходом пре" образователя сигнала датчика, а выход соединен с вторым входом второй схемы И и через вторую схему НŠ— с первым входом второй схемы И, второй вход последней связан с ныходом порогового устройства, причем выходы обеих схем И снязаны с входами схемы ИЛИ, 2,. Следящая система по и. 1, о тл и.ч а ю ц а я с я тем, что дифференциатор состоит из инвертора, схемы ИЛИ и дифференцируюцего звена, причем нходы схемы ИЛИ подключены к выходам дифференцируюцего звена и инвертора.

3. Следящая система по и ° 1, о т" л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью контроля уменьшения сигнала рассогласования, дифференциатор выполнен из дифференцирующего звена, устройства определения знака сигнала рассогласования, двух инверторов, двух схем И и схемы ИЛИ, при этом выход дифференцирующего звена связан с перным входом второй схемы И и через первый инвертор - с первым входом первой схемы И, выход устройст" ва определения знака сигнала связан с вторым входом первой схемы И и через нторой инвертор — с вторым входом второй схемы И, причем выходы обеих схем И связаны с входом схемы ИЛИ, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 141233 хл. В 23 К 9/10, 1961, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 411971, кл. В 23 К 9/10, 22.11.7) (прототип).